CN108428889A - 一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏 - Google Patents

一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于由以下重量的组方制成：石墨30kg、木素1.8kg、硫酸钡7kg、涤纶短纤维0.65kg、腐殖酸2.2kg、纯水110kg、氢氧化铝溶胶0.3kg、硫酸78kg、铅粉1000kg、稀土红丹0.23kg；本发明在传统组分的基础上，引入稀土红丹，使得铅膏中活性物质强度大、化成难度小，组装成电池后，电池初始容量大，充电时间短，循环寿命长。

Description

一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏
技术领域
本发明涉及红丹生产设施领域，具体涉及一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏。
背景技术
目前红丹产品主要应用于铅酸蓄电池、医药、油漆颜料、电子等领域，但是红丹产品的98％以上应用于铅酸蓄电池，红丹产品在铅酸蓄电池中作为电池正极板删中的活性物质，在正常情况下，红丹在和膏中给出下列反应式转变为：
β－PbO2：Pb3O4+H2SO4→β－PbO2+2PbSO4+2H2O
PbO2和Pb3O4的关系由下式表述(wt％)：Pb3O4％＝2.8662×PbO2％
利用红丹高氧化量的特点应用于铅酸蓄电池中，具有改善固化、缩短化成时间、提高深循环性能、提高电池容量及寿命等功能：
①易于控制固化
固化是电池极板质量的关键之一。极板弯曲、脱粉、寿命都和固化有关。生产缺陷的直接原因是铅粉(膏)中残存游离铅的数量多。所以，固化的主要目的是把铅膏中残存铅(游离铅)降低到5％以下的最低数。
固化温度与生极板质量有关，而新涂成的生极板含金属铅，固化时氧化发热，所以即使固化室温度控制在40～60℃，极板内部将远高于此。所以说真正的固化温度很难掌握。红丹的残存游离铅少于2％，用红丹制膏，不论是单用(即用含量25％的红丹)或掺用，和游离铅相关的额外热被消除，故较易掌握固化。并由于不必考虑氧化，控制温度进而产生的三碱式和稀土红丹(晶体尺寸和形状)易于管理,总的固化时间可以缩短,达到节约、升质的效果。
②化成效率较高
红丹中的PbO2约占Pb3O4的1/3，在正极板化成时将成为随后生成PbO2的晶核，使整个活性物有效地转变，故能促进化成，使化成时间缩短，化成电耗降低，而所谓“花片”废品率也下降。管式正极板化成较困难，往往充入10倍容量的电量，中间加以放电1～2次，均难使成品的PbO2超过80％，如在铅粉中加入25％的红丹，则易于使成品中PbO2超过80％；涂膏式极板，如果采用电池槽化成，特别是采用AGM，电解液流动受限制，尤宜于铅膏加红丹以利化成。因此红丹的使用，可在化成过程中节约时间和改善极板电能工艺。
③蓄电池初期容量较高
电池(正极板)放电容量源于PbO2，PbO2主要有两种晶型，一个叫α－PbO2，一个叫β－PbO2。它们的化学组成相同，主要有两点不同：1.β型结晶细小，其尺寸约等于α型结晶的一半，因此β型结晶具有更大的真实表面积；2.β型为正方晶型，α型为斜方晶型，β型与放电产物PbSO4的晶格参数差别较大，PbSO4不能沿着β－PbO2晶格生长，而力图形成自己的晶粒，由于晶体缺乏，于是形成粗大的PbSO4结晶，在粗大晶粒之间有较大缝隙，H2SO4容易透过PbSO4层，达到活性物深处，使极板深处活性物能继续放电，所以活性较高，利用率大，能给出较多电容量。对相同数量的PhO2，在相同的电流密度下放电，β型给出的电容量超过α型给出的电容量1.5～3倍。
正极铅膏采用红丹后，化成产生的β－PbO2较多，所以它的使用会改善初期容量，尤其对固定型和工业电池，国际先进铅酸电池联盟(ALABC)2001年已证实了红丹对VRIA电池容量产生有利作用。
④提高固定型电池的循环寿命
现在的红丹生产工艺，能适当调整以保持红丹中PbO2含量较高，铅粉中有较高β－PbO2含量，在固化后能产生大量稀土红丹晶体，有利于电池循环寿命的提高。
以上描述的是红丹产品在铅酸蓄电池中的作用和意义。目前铅酸蓄电池的寿命也就是在1年半左右的时间，随着电动车、新能源电动汽车的发展，铅酸蓄电池的市场容量越来越大，人们对蓄电池的续航能力的要求越来越高。这样对新型蓄电池的应用研究的需求越来越紧迫。如何提高蓄电池的续航能力，关键是如何提高蓄电池的储电能力。如果使用稀土红丹产品对红丹产品进行升级换代，可以实现这个目标。因为稀土元素都是很活泼的金属元素，制备的稀土红丹应用于蓄电池易于形成稳定的稀土红丹晶种，进而提高铅酸蓄电池的电容量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种容量大，充电时间短的含有稀土红丹的铅酸蓄电池正极铅膏。
一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，由以下重量的组方制成：石墨30kg、木素1.8kg、硫酸钡7kg、涤纶短纤维0.65kg、腐殖酸2.2kg、纯水110kg、氢氧化铝溶胶0.3kg、硫酸78kg、铅粉1000kg、稀土红丹0.23kg；
上述稀土红丹的制备方法如下：
S1.将原料铅切割成铅块，每块大块铅约重4.5公斤，置于岛津式铅粉机滚筒内，让大块铅不断的刮滚筒内壁，避免了细铅粉粘附在滚筒内壁上，从而增加了铅球与滚筒内壁的碰撞机会，增加铅粉产量，使铅粉的氧化度一致；
S2.将岛津式铅粉机内的铅粉取出，送入搅拌设备，再往搅拌设备内加入稀土元素，铅粉与稀土元素的重量比为100:1.8，以130转/分钟的速率进行搅拌，制得含有稀土元素的氧化铅粉；
S3.降温除尘：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉通过引风机经输送管道，源源不断的引入到布袋除尘器内，除去铅尘，规避职业危害的发生；
S4.造粒：将除尘器内的含有稀土元素氧化铅粉送入造粒设备，温度加温至100℃左右，进行造粒，制备200目左右的颗粒状；
S5.筛选分离：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉颗粒进行筛选，200目左右的颗粒分离出来进入下一道工序，剩下的不符合要求的回到造粒工序重新造粒；
S6.煅烧氧化：将筛分出来的含有稀土元素的氧化铅粉投入到红丹煅烧氧化炉内，在600摄氏度左右的高温下进行煅烧氧化，氧化制得的产品既是稀土红丹产品；
S7.成品检验：将煅烧氧化制得的稀土红丹，进行抽样化验，既要满足红丹产品的国家行业标准【HG/T4503-2013】，又要满足产品中的稀土含量大于或等于1.5％，否则为不合格产品；
S8.成品包装：检验合格的产品使用铁通或者集装袋包装，也可根据客户想需要进行包装，入库待售。
所述的稀土元素为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镥(Lu)中的一种或2种以上的组合。
所述S2步骤中的搅拌设备为负压搅拌设备，搅拌步骤分为3个阶段完成：
第1阶段：负压搅拌设备设定负压为125mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为50℃，混合时间50秒；
第2阶段：负压搅拌设备设定负压为105mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为47℃，混合时间50秒；
第3阶段：负压搅拌设备设定负压为90mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为44℃，混合时间50秒。负压配制的铅粉氧化度一直，质量稳定可靠，满足生产需要。
所述的负压搅拌设备为负压和膏装置。
在铅蓄电池化成的过程中，氢氧化铝溶胶利于支撑起海绵状纯铅，避免负极板铅膏因收缩过大、孔隙过小而导致活性物质的利用率变低；另一方面，相比于现有技术中海绵状的纯铅结构，氢氧化铝溶胶促使在板栅表面形成的网格状的孔隙结构，极大的提高了活性物质的比表面积，有效的提高了铅蓄电池在快速充电的大电流接受能力。
本发明的有益效果是：本发明在传统组分的基础上，引入稀土红丹和氢氧化铝溶胶，使得铅膏中活性物质强度大、化成难度小，组装成电池后，电池初始容量大，充电时间短，循环寿命长。
具体实施方式
了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，由以下重量的组方制成：石墨30kg、木素1.8kg、硫酸钡7kg、涤纶短纤维0.65kg、腐殖酸2.2kg、纯水110kg、氢氧化铝溶胶0.3kg、硫酸78kg、铅粉1000kg、稀土红丹0.23kg；
上述稀土红丹的制备方法如下：
S1.将原料铅切割成铅块，每块大块铅约重4.5公斤，置于岛津式铅粉机滚筒内，让大块铅不断的刮滚筒内壁，避免了细铅粉粘附在滚筒内壁上，从而增加了铅球与滚筒内壁的碰撞机会，增加铅粉产量，使铅粉的氧化度一致；
S2.将岛津式铅粉机内的铅粉取出，送入搅拌设备，再往搅拌设备内加入稀土镧(La)，铅粉与稀土镧(La)的重量比为100:1.8，以130转/分钟的速率进行搅拌，制得含有稀土元素的氧化铅粉；
S3.降温除尘：将制备的含有稀土镧(La)的氧化铅粉通过引风机经输送管道，源源不断的引入到布袋除尘器内，除去铅尘，规避职业危害的发生；
S4.造粒：将除尘器内的含有稀土镧(La)氧化铅粉送入造粒设备，温度加温至100℃左右，进行造粒，制备200目左右的颗粒状；
S5.筛选分离：将制备的含有稀土镧(La)的氧化铅粉颗粒进行筛选，200目左右的颗粒分离出来进入下一道工序，剩下的不符合要求的回到造粒工序重新造粒；
S6.煅烧氧化：将筛分出来的含有稀土元素的氧化铅粉投入到红丹煅烧氧化炉内，在600摄氏度左右的高温下进行煅烧氧化，氧化制得的产品既是稀土红丹产品；
S7.成品检验：将煅烧氧化制得的稀土红丹，进行抽样化验，既要满足红丹产品的国家行业标准【HG/T4503-2013】，又要满足产品中的稀土含量大于或等于1.5％，否则为不合格产品；
S8.成品包装：检验合格的产品使用铁通或者集装袋包装，也可根据客户想需要进行包装，入库待售。
实施例2
一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，由以下重量的组方制成：石墨30kg、木素1.8kg、硫酸钡7kg、涤纶短纤维0.65kg、腐殖酸2.2kg、纯水110kg、氢氧化铝溶胶0.3kg、硫酸78kg、铅粉1000kg、稀土红丹0.23kg；
上述稀土红丹的制备方法如下：
S1.将原料铅切割成铅块，每块大块铅约重4.5公斤，置于岛津式铅粉机滚筒内，让大块铅不断的刮滚筒内壁，避免了细铅粉粘附在滚筒内壁上，从而增加了铅球与滚筒内壁的碰撞机会，增加铅粉产量，使铅粉的氧化度一致；
S2.将岛津式铅粉机内的铅粉取出，送入搅拌设备，再往搅拌设备内加入稀土元素，铅粉与稀土元素的重量比为100:1.8，以130转/分钟的速率进行搅拌，制得含有稀土元素的氧化铅粉；
S3.降温除尘：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉通过引风机经输送管道，源源不断的引入到布袋除尘器内，除去铅尘，规避职业危害的发生；
S4.造粒：将除尘器内的含有稀土元素氧化铅粉送入造粒设备，温度加温至100℃左右，进行造粒，制备200目左右的颗粒状；
S5.筛选分离：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉颗粒进行筛选，200目左右的颗粒分离出来进入下一道工序，剩下的不符合要求的回到造粒工序重新造粒；
S6.煅烧氧化：将筛分出来的含有稀土元素的氧化铅粉投入到红丹煅烧氧化炉内，在600摄氏度左右的高温下进行煅烧氧化，氧化制得的产品既是稀土红丹产品；
S7.成品检验：将煅烧氧化制得的稀土红丹，进行抽样化验，既要满足红丹产品的国家行业标准【HG/T4503-2013】，又要满足产品中的稀土含量大于或等于1.5％，否则为不合格产品；
S8.成品包装：检验合格的产品使用铁通或者集装袋包装，也可根据客户想需要进行包装，入库待售。
所述的稀土元素为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)及镥(Lu)中的一种或2种以上的组合。
所述S2步骤中的搅拌设备为负压搅拌设备，搅拌步骤分为3个阶段完成：
第1阶段：负压搅拌设备设定负压为125mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为50℃，混合时间50秒；
第2阶段：负压搅拌设备设定负压为105mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为47℃，混合时间50秒；
第3阶段：负压搅拌设备设定负压为90mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为44℃，混合时间50秒。负压配制的铅粉氧化度一直，质量稳定可靠，满足生产需要。
本申请实施例2制备铅酸电池铅膏与普通铅膏制备的铅酸电池验证对比数据见表1；
表1
如，12Ah铅酸蓄电池正负极板栅在其它工艺条件不变得情况下在正极铅膏中加入稀土红丹和不加稀土红丹做成的极板组装成12V-12Ah蓄电池进行对比测试：
12V-12Ah蓄电池容量测试：
容量测试以国家标准在铅蓄电池充足电后，以2小时率即6.0A恒流放电至电池电压到10.5V为止。
未加稀土红丹的电池放电时间132分钟即放出13.2Ah电容量；
加稀土红丹的电池放电时间155分钟即放出15.5Ah电容量。
两者比较相对电容量提高21％。
12V-12Ah蓄电池充放电循环寿命的测试：
蓄电池采用限流恒压充电至14.8V后以2小时率即6.0A放电至10.5V为一个循环；
未加稀土红丹的蓄电池充放电循环寿命为286次；
加稀土红丹的蓄电池充放电循环寿命为560次；
相对充放电循环寿命提高95％以上。
添加有本申请制备的稀土红丹的蓄电池，其大电流放电性能得到了改善，电池的成本得到降低。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于由以下重量的组方制成：石墨30kg、木素1.8kg、硫酸钡7kg、涤纶短纤维0.65kg、腐殖酸2.2kg、纯水110kg、氢氧化铝溶胶0.3kg、硫酸78kg、铅粉1000kg、稀土红丹0.23kg；
上述稀土红丹的制备方法如下：
S1.将原料铅切割成铅块，每块大块铅约重4.5公斤，置于铅粉机滚筒内，制备铅粉；
S2.将铅粉机内的铅粉取出，送入搅拌设备，再往搅拌设备内加入稀土元素，铅粉与稀土元素的重量比为100:1.8，以130转/分钟的速率进行搅拌，制得含有稀土元素的氧化铅粉；
S3.降温除尘：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉通过引风机经输送管道，源源不断的引入到布袋除尘器内，除去铅尘，规避职业危害的发生；
S4.造粒：将除尘器内的含有稀土元素氧化铅粉送入造粒设备，温度加温至100℃，进行造粒，制备200目的颗粒状；
S5.筛选分离：将制备的含有稀土元素的氧化铅粉颗粒进行筛选，200目左右的颗粒分离出来进入下一道工序，剩下的不符合要求的回到造粒工序重新造粒；
S6.煅烧氧化：将筛分出来的含有稀土元素的氧化铅粉投入到红丹煅烧氧化炉内，在600摄氏度左右的高温下进行煅烧氧化，氧化制得的产品既是稀土红丹产品；
S7.成品检验：将煅烧氧化制得的稀土红丹，进行抽样化验，既要满足红丹产品的国家行业标准【HG/T4503-2013】，又要满足产品中的稀土含量大于或等于1.5％，否则为不合格产品；
S8.成品包装：检验合格的产品使用铁通或者集装袋包装，也可根据客户想需要进行包装，入库待售。
2.根据权利要求1所述的一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述的稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱及镥中的一种或2种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述S2步骤中的搅拌设备为负压搅拌设备，搅拌步骤分为3个阶段完成：
第1阶段：负压搅拌设备设定负压为125mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为50℃，混合时间50秒；
第2阶段：负压搅拌设备设定负压为105mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为47℃，混合时间50秒；
第3阶段：负压搅拌设备设定负压为90mbar，稀土元素的加入量为总量的1/3，温度为44℃，混合时间50秒。
4.根据权利要求1所述的一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述的负压搅拌设备为负压和膏装置。
5.根据权利要求1所述的一种含有稀土红丹的铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：所述S1步骤中的铅粉机为岛津式铅粉机。
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CN110342637A (zh) * 2019-07-23 2019-10-18 南京工业大学 一种提高低温生物反硝化效率的装置及方法

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