CN108807984A - 一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法 - Google Patents

一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法，该铅膏由铅粉84～86％，硫酸6～8％，导电纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.1～1.0％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡0.5‑3％，余量为去离子水，制备而成。本发明制备的负极铅膏明显减少了负极钝化成困难，掉膏、软化、铅膏过早脱落的现象，也明显减少了负极板活性物质颗粒不均匀、分布不均匀的现象；由该负极铅膏制备的电池初始容量及电池容量得到一定程度的提高，延长了电池的循环寿命。

Description

一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法
技术领域
本发明属于电化学技术领域。具体涉及一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法。
技术背景
已有很久发展历史的铅酸蓄电池，由于其性能安全可靠、技术成熟、价格便宜、回收率高、放电电流密度大等优势，在各个领域中得到广泛应用。
随着科技的发展，铅酸蓄电池的性能得到快速的提高，人们对铅酸蓄电池性能的要求也随之提高，尤其在初容量及低温容量等方面提出了更高的要求。而初容量及低温容量均与铅酸蓄电池的负极有着密切的关系。铅酸蓄电池充放电反应中，尤其是在低温条件下，负极对电池充放电性能影响最大。在温度较低的条件下，负极板因不能很好的进行充电而导致整个电池不能正常工作。负极钝化成困难，特别是掉膏、软化、铅膏过早脱落。负极板活性物质颗粒不均匀、分布不均匀，极板表面形成的多孔硫酸铅少，在使用中容易生成硫酸铅晶体，形成钝化层阻碍反应进行，这也成为蓄电池放电容量的制约因素之一。此外，极板活性物质机械强度较差，容易软化脱落，严重影响了蓄电池使用寿命。
目前，改善铅酸蓄电池负极板性能常用的方法为在负极铅膏中加入添加剂来提高电池的性能。负极中的添加剂是影响负极性能的重要因素，对铅酸蓄电池的性能具有很大的影响作用，尽管添加剂的含量只占到铅粉用量的百分之几到千分之几，但其对电池的性能至关重要。本发明通过在负极铅膏中加入添加剂，得到了性能较好的负极铅膏，进而提高了制备的电池性能。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供了一种新型铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法。该方法通过对负极铅膏中添加剂的探究制备了能够明显提高性能的负极铅膏。
本发明是通过以下技术方案实现的
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下重量份的原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，导电纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.1～1.0％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡0.5～3％，余量为去离子水。
进一步的，所述负极铅膏由以下重量份的原料制备而成：铅粉85％，硫酸7％，导电纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.3～0.6％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡0.5～3％，余量为去离子水。
进一步的，所述铅粉的氧化度为75％～78％，铅粉的平均粒径≤5μm。
进一步的，所述硫酸的视密度为1.4g/cm3。
进一步的，所述导电纤维的长度为5～7mm，直径为150～300μm。
进一步的，所述的导电纤维为复合碳纤维。
进一步的，所述新型铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述比例要求准备制备铅酸蓄电池负极铅膏所需的原料；
(2)将准备的铅粉、导电纤维、对氮蒽蓝、石墨、腐殖酸和硬脂酸钡加入和膏机中进行干混，干混5～8min；干混后，在混合物中加入步骤(1)准备的去离子水，湿混15～20min；湿混之后，在湿混合物中加入步骤(1)准备的硫酸(硫酸的加入速度为15kg/min)，硫酸完全加入之后、搅拌10～12min即可；
(3)步骤(2)加入硫酸搅拌之后，测量所得铅膏的视密度，视密度要求为4.3～4.4g/cm3。
与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果
对氮蒽蓝因其杂质含量少、性质稳定性好等特性，添加在铅膏中，能够显著提高生极板形成3BS，因3BS的存在能够明显提高铅酸蓄电池的容量，从而延长续航里程。本发明制备的负极铅膏采用对氮蒽蓝，能够改善电池的初始容量，增强活性物质的机械强度、延缓负极活性物质的软化脱落，促使形成高比表面积的多孔高活性表面电极，增加反应的真实面积，有效提高电池的容量。且在对氮蒽蓝的存在下，还可以明显提高铅酸蓄电池的低温(-18℃)容量，有利于铅酸蓄电池的低温续航里程；
硬脂酸钡可以有效降低电流密度，减少大电流对极板的冲击，使得同样面积的极板能够承受更强的电流，保持电极物质发达的比表面积和活性，保护极板的多孔形态，有利于大电流3C放电的提高；
负极铅膏中硬脂酸钡的存在，可以促使硫酸铅结晶变大，能够提高电池在低温循环使用过程中的放电时间，有效避免细小致密的硫酸铅晶粒的形成，防止极板钝化，避免空隙的堵塞，在一定程度上减少了自放电；并且在硬脂酸钡的存在下能够对负极板的冷启动性能有很大的提高；
对氮蒽蓝可以维持极板高比表张力和活物质利用，防止负极变硬、少孔。硬脂酸钡可使负极在放电过程中产生的硫酸铅减少，阻止极板与硫酸接触面减小，在二者结合的条件下可以提高极板存电量，同时减小充电内阻。石墨和硬脂酸钡同时存在的条件下可以改善电池低温环境下高倍率性能。
采用发明制备的负极铅膏制成的电池，化成效率得到了显著的提高，具有很高的初始容量，并且铅酸蓄电池的充电接受能力、电池容量及电池的循环性能均得到显著的改善。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
以下实施例中采用的硬脂酸钡为分析纯(钡含量：99.8％，游离酸≤0.5％；水分≤：0.8％)；对氮蒽蓝为分析纯(成都贝斯特化学试剂有限公司)；所用原料成分均为常用原料成分。
实施例1
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.3％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡0.5％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
实施例2
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.5％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡1％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
实施例3
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.7％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡2％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
实施例4
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.8％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡2.5％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
实施例5
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝1％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡3％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
实施例6
一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由以下原料制备而成：铅粉85％，硫酸7％，复合碳纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.6％，石墨0.05-0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡2.5％，余量为去离子水；各原料重量百分含量之和为100％。
取该负极铅膏120～124g涂在Pb-Ca合金板栅上制备得到负极片，将制备的负极片在固化室中进行固化。固化好的负极板组与常规方法制备的正极板组装出成电池，电解液用密度为1.26g/cm3的硫酸进行化成，化成完毕后、对电池的性能进行检测。
上述实施例1～6所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法包括以下步骤：
(1)按照上述的比例要求准备制备铅酸蓄电池负极铅膏所需的原料；
(2)将准备的铅粉、导电纤维、对氮蒽蓝、石墨、腐殖酸和硬脂酸钡加入和膏机中进行干混，干混5～8min；干混后，在混合物中加入步骤(1)准备的去离子水，湿混15～20min；湿混之后，在湿混合物中加入步骤(1)准备的硫酸，加入硫酸时的加入速度为15kg/min，硫酸完全加入之后、搅拌10～12min即可；
(3)步骤(2)加入硫酸搅拌之后，测量所得铅膏的视密度，视密度要求为4.3～4.4g/cm3。
对由上述制备的新型铅酸蓄电池负极铅膏制备的电池进行如下检测：
将采用本发明制备的新型铅酸蓄电池负极铅膏制成的负极板，与采用常规方法制备的正极板组装成为6-DZM-20电池，按照国家标准规定的检测方法对上述制备的新型铅酸蓄电池负极铅膏制备的铅酸蓄电池的性能进行检测，结果显示：6‰添加量的对氮蒽蓝可最大程度提高蓄电池初容量、提高5.1％，对氮蒽蓝的存在使活性物质的颗粒更加均匀细致，可以使电池容量保持率能提高9％；2.5‰添加量的硬脂酸钡能够细化活性物质颗粒，并且作用比较稳定，在活性物质中形成的多孔硫酸铅和高比表面积，能够使电流分布更为均匀，避免空隙的堵塞，阻碍电解液的离子传导，可以提高低温(-18℃)容量20.5％；电池的循环寿命也得到明显提高。

Claims (7)

1.一种新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，该铅膏由以下重量份的原料制备而成：铅粉84～86％，硫酸6～8％，导电纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.1～1.0％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡0.5～3％，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，该铅膏由以下重量份的原料制备而成：铅粉85％，硫酸7％，导电纤维0.05～0.15％，对氮蒽蓝0.3～0.6％，石墨0.05～0.10％，腐植酸0.3～0.5％，硬脂酸钡2.5％，余量为去离子水。
3.根据权利要求1或2所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅粉的氧化度为75％～78％，铅粉的平均粒径≤5μm。
4.根据权利要求1或2所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述硫酸的视密度为1.4g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述导电纤维的长度为5～7mm，直径为150～300μm。
6.根据权利要求5所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述的导电纤维为复合碳纤维。
7.根据权利要求1或2所述的新型铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述新型铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法包括以下步骤：
(1)按照权利要求1或权利要求2的比例要求准备制备铅酸蓄电池负极铅膏所需的原料；
(2)将准备的铅粉、导电纤维、对氮蒽蓝、石墨、腐殖酸和硬脂酸钡加入和膏机中进行干混，干混5～8min；干混后，在混合物中加入步骤(1)准备的去离子水，湿混15～20min；湿混之后，在湿混合物中加入步骤(1)准备的硫酸，加入硫酸时的加入速度为15kg/min，硫酸完全加入之后、搅拌10～12min即可；
(3)步骤(2)加入硫酸搅拌之后，测量所得铅膏的视密度，视密度要求为4.3～4.4g/cm3。
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