CN108878872A - 一种铅酸蓄电池正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正极铅膏及其制备方法。该正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)30‑50、α‑氧化铅粉45‑60、铅粉5‑10；辅料：去离子水15‑20、四碱式硫酸铅(4BS)1‑2、石墨0.2‑1、硫酸钠0.1‑0.5、导电纤维0.1‑0.25、三氧化二锑0.1‑0.5、硫酸亚锡0.1‑0.5，通过将上述各组分混合均匀制备得到。本发明的正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

一种铅酸蓄电池正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正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，但是比能量、循环寿命方面还有待提高，特别是电池的容量及电池使用的寿命。而这几方面性能一般由正极板活性物质决定，影响正极板活性物质的是正极铅膏的配方，铅膏的配方可以影响电池的容量、寿命、以及其它性能。目前大多数铅酸蓄电池生产厂的铅膏正极配方都采用铅粉、硫酸、纯水、导电剂、粘合剂和纤维等物料组成。常规铅膏正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正极活性物质的脱落、泥化降低电池使用寿命。为解决以上问题，中国专利申请CN201610499741.8公开了一种正极和膏工艺，原料由铅粉、添加剂、四氧化三铅、生粉、磷酸粉组成，通过加入严格控制和膏工艺的工艺参数，得到正极铅膏中3BS和4BS含量比例合适的正极铅膏。然而上述工艺要求高，控制成本高。
基于现有铅酸蓄电池正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正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正极铅膏。
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。
一种铅酸蓄电池正极铅膏，该正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)30-50、α-氧化铅粉45-60、铅粉5-10；
辅料：去离子水15-20、四碱式硫酸铅(4BS)1-2、石墨0.2-1、硫酸钠0.1-0.5、导电纤维0.1-0.25、三氧化二锑0.1-0.5、硫酸亚锡0.1-0.5。
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。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α-氧化铅粉的粒径为1-3微米。巴普洛夫研究证明α-氧化铅粉既能增加电池的容量同时能增强电池的循环寿命。
优选的，所述铅粉的粒径为1-3微米。铅粉在固化干燥过程利用自身氧化内热利于板栅腐蚀层的形成从而增强铅膏与板栅的结合力；同时少量的纯铅的存在也利于化成，还能起到导电作用。
优选的，所述石墨的比表面积为比表面积30-100m2/g。石墨能吸附活性物质增强导电能力。
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。
4BS：提高化成过程α-二氧化铅的组分含量，提高电池循环使用寿命。
三氧化二锑：能够促进活性物质与极板间的导电性能。
硫酸亚锡：防止电池早期容量损失，提升电池高倍率放电，充电接受能力性能。
本发明还提供一种上述铅酸蓄电池正极铅膏的制备方法，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正极铅膏。
本发明具有如下优点：
(1)本发明在正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)本发明正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正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
一种铅酸蓄电池正极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)50g、α-氧化铅粉45g、纯铅粉5g、去离子水15g、四碱式硫酸铅(4BS)1g、石墨0.5g、硫酸钠0.2g、导电纤维0.15g、三氧化二锑0.2g、硫酸亚锡0.2g。
其中，石墨比表面积50m2/g，导电纤维长度1mm，α-氧化铅粉的粒径为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铅膏。
实施例2
一种铅酸蓄电池正极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)40g、α-氧化铅粉50g、纯铅粉10g、去离子水18g、四碱式硫酸铅(4BS)1.5g、石墨0.8g、硫酸钠0.4g、导电纤维0.2g、三氧化二锑0.4g、硫酸亚锡0.4g。
其中，石墨比表面积80m2/g，导电纤维长度3mm，α-氧化铅粉的粒径为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铅膏。
实施例3
一种铅酸蓄电池正极铅膏，称取以下重量的原料：
三碱式硫酸铅(3BS)30g、α-氧化铅粉60g、纯铅粉10g、去离子水20g、四碱式硫酸铅(4BS)2g、石墨1g、硫酸钠0.5g、导电纤维0.25g、三氧化二锑0.5g、硫酸亚锡0.5g。
其中，石墨比表面积100m2/g，导电纤维长度5mm，α-氧化铅粉的粒径为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铅膏。
对比例1
常规铅酸蓄电池正极铅膏，配方：氧化度(70-80％)铅粉100g、红丹2.5g、硫酸5g、纯水15g、导电纤维0.1g、三氧化二锑0.1g、硫酸亚锡0.1g、石墨0.2g。
制备方法：将氧化度在(70-80％)的铅粉、红丹、三氧化二锑、硫酸亚锡、石墨、导电纤维干混10min，混合完毕加入纯水与硫酸后湿混15min制备成铅酸蓄电池正极铅膏。
实施例4
将上述实施例1-3和对比例1的正极铅膏用于制备铅酸蓄电池的正极板，配常规负极板，得到铅酸蓄电池，检测电池的性能，结果如表1所示。由表1可以看出，采用本申请制备的正极铅膏，初始容量，-10℃1C放电和0.1C放电高于常规正极铅膏，自放电率低于常规正极铅膏。
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)

1.一种铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于，该正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)30-50、α-氧化铅粉45-60、铅粉5-10；
辅料：去离子水15-20、四碱式硫酸铅(4BS)1-2、石墨0.2-1、硫酸钠0.1-0.5、导电纤维0.1-0.25、三氧化二锑0.1-0.5、硫酸亚锡0.1-0.5。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正极铅膏，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所述的铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于，所述α-氧化铅粉的粒径为1-3微米。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于，所述铅粉的粒径为1-3微米。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正极铅膏，其特征在于，所述石墨的比表面积为比表面积30-100m2/g。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正极铅膏，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正极铅膏的制备方法，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正极铅膏。
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正极铅膏。
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