CN108172840A - 铅酸蓄电池正极板栅合金及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池正极板栅合金，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.02～0.14%、锡1.2～1.4%、其它元素0.02～0.05%，余量为铅。本发明还公开了铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，它包括先量取原料，然后将量取的铅原料置于炉内熔化，当液态铅温度稳定在420±10℃时，一次性足量加入锡和其它元素，待后添加的组分熔化后搅拌至少3min，最后加入钙原料，继续搅拌至少1min。最后将熔融且混合均匀的液态合金注入已备的正极板栅模腔内，完成正极板栅成形制备。本发明组分配置科学、合理，通过添加微量的铋或硒或银元素，使得合金晶粒度减小，因此在强度和硬度提高的基础上，改善了正极板栅的耐蚀性能。

Description

铅酸蓄电池正极板栅合金及制备方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池制造技术领域的一项技术方案，具体地讲，本发明涉及一种用于制作铅酸蓄电池正极板栅的合金，本发明还涉及到该合金的制备方法。
背景技术
正极板栅属于铅酸蓄电池的关键部件，其质量直接影响铅酸蓄电池的循环寿命。现在技术条件下，本行业普遍使用Pb-Ca-Sn合金制作铅酸蓄电池正极板栅，用这种传统的合金制作正极板栅，能够满足常规用途的铅酸蓄电池配套要求。随着风能、太阳能等清洁能源规模化开发，此类系统中需要配套相应的储能设备。在目前条件下，铅酸蓄电池仍属首选储能设备。但是，大功率风能、太阳能系统，对所配备铅酸蓄电池的循环寿命有更高要求，其指标比其它场合配套的铅酸蓄电池至少高出一个等级。因此，仍用Pb-Ca-Sn合金制作正极板栅达不到配套要求，尤其是合金强度和耐蚀性能与实际需求有较大差距。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种铅酸蓄电池正极板栅合金，该合金组分配置合理、原料易得、制备容易，最重要的是应用该合金制备而成的正极板栅强度高、耐蚀性能好，完全达到大规格储能设备的配套要求。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，其改进之处在于该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.02～0.14%、锡1.2～1.4%、其它元素0.02～0.05%，余量为铅。
作为进一步改进方案，所述其它元素为一种铋或硒或银，或铋、硒和银的混合物。
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法按下列步骤实施：
a、按组分配比量取原料；
b、首先将量取的铅原料置于炉内熔化，当液态铅温度稳定在420±10℃时，一次性足量加入锡和其它元素，待后添加的组分熔化后搅拌至少3min，最后加入钙原料，继续搅拌至少1min。
c、将溶融且混合均匀的液态合金注入已备的正极板栅模腔内，完成正极板栅成形制备。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、组分配置既简单又合理，在常规条件下制备，易实现工业化生产。
2、在熔融的铅液中，先加入不易氧化的锡及其它元素，后加入易氧化的钙，这样的工序步骤具有合理性，可减少铅溶液的氧化程度。
3、组分中添加铋、银、锡元素后，熔化的铅溶液金相组织晶粒度减小，而且制成的正极板栅强度和硬度都有了很大提高。另外，本发明工艺安排合理，制成的正极板栅氧化峰电位相对Pb-Ca-Sn合金材质的正极板栅正移，可少生成PbO2，同时也显著减小传荷电阻。
附图说明
图1是本发明组分中添加铋元素的金相结构图。
图2是本发明组分中添加银元素的金相结构图。
图3是本发明组分中添加硒元素的金相结构图。
具体实施方式
下面根据附图所示的实施例，对本发明进一步说明。
实施例1
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.02%、锡1.26%、铋0.05%、铅98.67%。
实施例2
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.14%、锡1.4%、铋0.02%、铅98.44%。
实施例3
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.03%、锡1.4%、硒0.02%、铅98.55%。
实施例4
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.08%、锡1.2%、硒0.04%、铅98.68%。
实施例5
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.10%、锡1.3%、银0.035%、铅98.565%。
实施例6
铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.05%、锡1.4%、银0.03%、铅98.52%。
将上述实施例1～6所述的铅酸蓄电池正极板栅合金用于实物制备，具体工艺步骤如下：
a、按照实施例1～6所列组分分别量取原料；
b、每件实施例都先将铅原料置于炉内熔化，待液态铅温度稳定在420±10℃时，一次性足量加入锡和其它元素，待后添加的组分熔化后搅拌至少3min，最后加入钙原料，继续搅拌至少1min。
c、将熔融且混合均匀的液态合金注入已备的正极板栅模腔内，完成正极板栅成形制备。
本发明组分配置科学、合理，通过添加微量的铋、硒、银元素，使得合金晶粒度减小，具体金相图见图1-图3。由于本发明制成的正极板栅晶粒度小，其强度和硬度都有了很大提高，由此改善了正极板栅的耐蚀性能。另外，本发明工艺虽然简单，但工序安排合理、科学，特别是在熔融铅液时，有序添加其它原料，其结果可减少铅溶液的氧化程度，使得制成的正极板栅氧化峰电位相对现有材料的Pb-Ca-Sn合金材质的正极板栅正移，可少生成PbO2，同时也显著减小传荷电阻。
为了验证本发明的技术效果，将本发明制成的正极册置于三电极体系中，其中，以本发明的正极板栅为工作电极，铂片为辅助电极，Hg/Hg2SO4为参比电极，使用浓度为1.28g/cm3的H2SO4电解液。然后分别进行循环伏安测试、交流阻抗测试，测试结果与现有技术的Pb-Ca-Sn合金作对比，具体测试和对比情况如下：
循环伏安测试
本发明铅酸蓄电池正极板栅合金中，因添加了铋或银或锡，铅溶液不易生成PbO2，氧化峰电位相对用现有技术Pb-Ca-Sn制成的正极板栅正移0.2～0.7%。
交流阻抗测试
本发明铅酸蓄电池正极板栅合金中，因添加了铋或银或锡使得晶粒度减小，有利于电化学反应，减小传荷电阻10～50%。
金相测试
本发明金相试样见图1～3，它与现有技术试样相比，晶粒度减小40.5～46%，硬度提高10.4～14.6%。
从上述测试数据可知，本发明的各项性能指标均比现有技术高，特别是合金强度和耐蚀性能提升幅度较大，完全能满足风能、太阳能清洁能源的大规格储能系统配套。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池正极板栅合金，其特征在于该合金含有按重量百分比计量的组分：钙0.02～0.14%、锡1.2～1.4%、其它元素0.02～0.05%，余量为铅。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正极板栅合金，其特征在于：所述其它元素为一种铋或硒或银，或铋、硒和银的混合物。
3.配套权利要求1的铅酸蓄电池正极板栅合金制备方法，其特征在于按下列步骤实施：
a、按组分配比量取原料；
b、首先将量取的铅原料置于炉内熔化，当液态铅温度稳定在420±10℃时，一次性足量加入锡和其它元素，待后添加的组分熔化后搅拌至少3min，最后加入钙原料，继续搅拌至少1min；
c、将溶融且混合均匀的液态合金注入已备的正极板栅模腔内，完成正极板栅成形制备。
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