CN108832080A - 一种铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池负极铅膏。该负极铅膏由主料和辅料两部分组成，各组分按重量份配比如下：主料：三碱式硫酸铅(3BS)40‑50、铅粉50‑60；辅料：去离子水15‑20、乙炔黑0.1‑1、硫酸钠0.1‑0.5、导电纤维0.1‑0.25、木素0.1‑0.5、腐殖酸0.1‑0.5、硫酸钡0.5‑2，通过将上述各组分混合均匀制备得到。本发明的负极铅膏能提高铅酸蓄电池的电化学性能，延长电池的使用寿命，且制备方法简单，工艺条件可控，能够降低生产成本。

Description

一种铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池负极铅膏及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池(Lead-acid battery)于1859年由法国人普兰特(Plante)发明，其主要由正极板、负极板、电解液、隔板、电解槽、电池盖、极柱等组成。其正极的主要活性成分是二氧化铅，负极的主要活性成分是铅，电解液是硫酸溶液。其放电时涉及的化学反应如下：
放电正极：PbO2+4H++SO4 2-+2e-＝PbSO4+2H2O；
放电负极：Pb+SO4 2--2e-＝PbSO4；
铅酸蓄电池具有充放电性能好、安全稳定且价格便宜等优点，目前被广泛应用到电动助力车以及作为汽车的启动电源。
虽然铅酸蓄电池的应用非常广泛，但是在我国北方地区、铅酸蓄电池的动力性能，充电接受能力，循环寿命等问题普遍比南方地区电池使用性能差，以上原因主要是由于目前铅酸蓄电池负极配方主要由铅粉、硫酸、纯水、导电剂、膨胀剂和纤维等物料组成。以上类型的负极配方极易造成极板一致性差、低温大电流放电、充电接受能力、循环寿命差等问题。常规铅膏负极配方在合膏过程中添加硫酸生成4BS、3BS、2BS、1BS等活性物质，在和膏与固化过程发生的化学反应复杂，环境及过程稍微变化都会导致活性物质组分含量不同。因此，常规配方制成的极板，同一片极板不同位置、极板与极板之间组分含量偏差大均一性差，制成电池使用后容易造成电池单体一致性差，影响电池电化学性能，同时传统配方制备的极板铅膏与铅膏，铅膏与板栅之间结合力弱电池在循环使用过程中极易造成负极活性物质的脱落、泥化降低电池使用寿命。
基于现有铅酸蓄电池负极铅膏存在的缺陷以及需求，本发明公开了一种铅酸蓄电池负极铅膏配方及其制备方法。
发明内容
本发明需要解决的问题是如何提高铅酸蓄电池的电化学性能，延长电池的使用寿命，降低生产成本，简化工艺。基于上述问题，本发明开发出一种铅酸蓄电池负极铅膏。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种铅酸蓄电池负极铅膏，该负极铅膏由主料和辅料两部分组成，各组分按重量份配比如下：
主料：三碱式硫酸铅(3BS)40-50、铅粉50-60；
辅料：去离子水15-20、乙炔黑0.1-1、硫酸钠0.1-0.5、导电纤维0.1-0.25、木素0.1-0.5、腐殖酸0.1-0.5、硫酸钡0.5-2。
优选的，所述三碱式硫酸铅由可溶性铅盐加硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠制备而成。优选的，所述3BS的粒径为1-3微米。
3BS决定了电池的性能，其能够形成三维网状骨架结构增强铅膏之间的结合力，以及增强铅膏与板栅结合力。
优选的，所述铅粉的粒径为1-3微米，铅粉的氧化度大于90％。
优选的，所述乙炔黑的比表面积为30-100m2/g。乙炔黑能够吸附活性物质形成导电网络，增强负极导电性能，同时能有效避免过放电后硫酸铅无法完全转化海绵状金属铅，提高电池的循环使用性能。
优选的，所述导电纤维的长度为1-5mm。导电纤维在导电同时能增强固化过程中的结合力。
此外，本发明中添加的硫酸钠在固化、化成过程中因硫酸钠易溶与水，能增加极板的孔隙率提高电池的放电容量。
木素：能够提高电池的低温大电流放电性能。
腐殖酸：能够能够提升电池的充电接受能力与低温性能。
硫酸钡：防止负极在充放电过程中剧烈收缩膨胀，造成负极的钝化，提升电池深放电性能。
本发明还提供一种上述铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法，该制备方法为将所述各组分混合均匀而得。
本发明还提供一种铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池包含上述铅酸蓄电池负极铅膏。
本发明具有如下优点：
(1)本发明在负极铅膏配方中直接添加3BS，避免了硫酸和膏过程造成的活性物质含量不均一的问题，易于控制铅膏配方中活性物质的一致性和极板孔率的一致性。
(2)本发明负极铅膏制备方法简单，工艺条件可控，能够降低生产成本。
(3)本发明配方的铅膏作为电池负极材料能够显著提高电池性能和使用寿命，相较于常规电池，本发明的电池性能提升10％，循环寿命提升20％以上。
附图说明
图1为本发明的电池循环寿命曲线。
具体实施方式
通过下列实例对本发明的内容做进一步说明，但本发明的保护范围，不限于此。
实施例1
一种铅酸蓄电池负极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)50、铅粉50；去离子水15、乙炔黑0.5、硫酸钠0.2、导电纤维0.15、木素0.2、腐殖酸0.2、硫酸钡0.5。
其中，乙炔黑比表面积50m2/g，导电纤维长度1mm，3BS的粒径为1-3微米，铅粉的粒径为1-3微米。
将上述原料混合搅拌均匀制备得到铅酸蓄电池负极铅膏。
实施例2
一种铅酸蓄电池负极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)45、铅粉55；去离子水18、乙炔黑0.8、硫酸钠0.4、导电纤维0.3、木素0.4、腐殖酸0.4、硫酸钡1。
其中，乙炔黑比表面积100m2/g，导电纤维长度1mm，3BS的粒径为1-3微米，铅粉的粒径为1-3微米。
将上述原料混合搅拌均匀制备得到铅酸蓄电池负极铅膏。
实施例3
一种铅酸蓄电池负极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)40、铅粉60；去离子水20、乙炔黑1、硫酸钠0.5、导电纤维0.25、木素0.5、腐殖酸0.5、硫酸钡1.5。
其中，乙炔黑比表面积100m2/g，导电纤维长度1mm，3BS的粒径为1-3微米，铅粉的粒径为1-3微米。
将上述原料混合搅拌均匀制备得到铅酸蓄电池负极铅膏。
对比例1
常规铅酸蓄电池负极铅膏配方：氧化度(70-80)％铅粉100、1.4g/ml硫酸8,纯水13、硫酸钡1、木素磺酸钠0.15、腐殖酸0.15、乙炔黑0.3、导电纤维0.1。
制备方法：将铅粉、硫酸钡、木素磺酸钠、腐殖酸、乙炔黑、导电纤维干混10min，然后加入纯水与1.4g/ml的硫酸，加毕湿混15min制备成负极铅膏备用。
实施例4
将上述实施例1-3和对比例1的负极铅膏用于制备铅酸蓄电池的负极板，配常规正极板，得到铅酸蓄电池，检测电池的性能，结果如表1所示。
表1电池性能检测数据表
本发明实施例1和对比例1的电池循环寿命曲线如图1所示，由图1可以看出，本发明的电池循环寿命有显著提高。
以上对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，该负极铅膏由主料和辅料两部分组成，各组分按重量份配比如下：
主料：三碱式硫酸铅(3BS)40-50、铅粉50-60；
辅料：去离子水15-20、乙炔黑0.1-1、硫酸钠0.1-0.5、导电纤维0.1-0.25、木素0.1-0.5、腐殖酸0.1-0.5、硫酸钡0.5-2。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述三碱式硫酸铅由可溶性铅盐加硫酸生成硫酸铅，再加氢氧化钠制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述三碱式硫酸铅的粒径为1-3微米。
4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述铅粉的粒径为1-3微米，铅粉的氧化度大于90％。
5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述乙炔黑的比表面积为30-100m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述导电纤维的长度为1-5mm。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的铅酸蓄电池负极铅膏的制备方法，其特征在于，制备方法包括将所述各组分混合均匀，从而得到所述的铅酸蓄电池负极铅膏。
8.一种铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池包含如权利要求1-6中任一项所述的铅酸蓄电池负极铅膏。
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