CN109148971A - 一种提升agm启停电池耐高温性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铅酸蓄电池技术领域,具体公开了一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:在正极铅膏中添加铅膏总重0.03~0.15%的导电增强型金属氧化物;将合制好的正、负极铅膏分别涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kPa下厚度为0.1~1.0mm的玻璃纤维隔膜,制备得到湿极板,湿极板固化干燥后制备极群并装配成AGM启停电池,使用该方法制备的AGM启停电池高温寿命性能(如60℃水损耗性能、SAE J2801寿命性能等)明显改善。
Description
技术领域
本发明涉及铅蓄电池技术领域,更具体地说,尤其涉及一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法。
背景技术
通过采用新能源和节能技术,减少汽车耗油量及尾气排放,是新常态下发展循环低碳经济,实现绿色发展理念的重要保证。发展新能源汽车是当前汽车行业的热点和方向,但新能源汽车的普及短期内仍不容乐观。在由燃油汽车向新能源汽车发展的过渡时期内,世界范围内在售和使用的汽车仍将以燃油汽车为主,而铅酸蓄电池仍将以其高回收率、高性价比、高安全性继续占据汽车起动电源的绝大部分份额。
燃油汽车搭载启停技术,是应运而生的一种节能技术,可在仅增加微量成本的基础上使汽车达到节油5~10%的效果,实现在现有汽车电源系统改动较小的情况下最大限度减少发动机怠速时的燃油损耗和污染排放。燃油车搭载的启停系统优选使用AGM启停电池,与传统富液型起动电池相比,AGM启停电池具有使用寿命更长、内阻更小、低温大电流放电性能更好、电池失水更少、无漏酸风险、安全性更高等诸多优点。但由于电池安装在相对密闭的前舱内,紧靠发动机,工作温度高(尤其在夏天),散热效果差,而AGM启停电池内部存在氧复合效应,且电解液量相对较少,自身可吸纳的热量低,存在热失控的风险,并且高温条件下会加速电池正极板栅的腐蚀,限制了AGM启停电池的高温使用寿命。如何提高AGM启停电池的高温寿命是行业内共同面临的技术难点。
高温下,AGM启停电池会明显表现出:失水加快;自放电加快;正极铅膏与板栅结合变弱,正极铅膏与正极板栅界面的导电性能变弱;正极板栅腐蚀加速等。以上因素制约了AGM启停电池的高温性能。
目前提升AGM启停电池耐高温性能的主要手段为增强正极板栅的耐腐蚀性能,虽然增强正极板栅的耐腐蚀性能是一个行之有效的措施,但该措施并不能完全解决AGM启停电池高温失水加快、高温寿命后低温大电流放电性能较差的现象。本发明在正极铅膏中添加导电增强型金属氧化物,增强正极板栅的导电集流作用,提高正极活性物质的导电效率和利用率,延长电池高温使用寿命。同时,本发明使用玻璃纤维膜替代传统的木浆涂板纸粘附于涂填的湿极板表面,使气体在铅膏之间、铅膏与电解液之间的扩散更为通畅,促进正极析出的氧气及时到达负极进行复合,使负极电极电位更加正移,在减少正极氧气溢出电解液面的同时,也达到了减少氢气析出的目的,从而有效控制电池失水,大幅提升AGM启停电池的高温水损性能。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,使用该方法制备的AGM启停电池能够有效提高AGM启停蓄电池的高温寿命(如60℃水损耗测试,SAE J2801寿命测试等)。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,该方法包括:在正极铅膏中添加铅膏总重0.03~0.15%的导电增强型金属氧化物;将合制好的正、负极铅膏分别涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kPa下厚度为0.1~1.0mm的玻璃纤维隔膜,制备得到湿极板,湿极板固化干燥后制备极群并装配成AGM启停电池。
优选的,所述导电增强型金属氧化物可以是二氧化锡,也可以是三氧化二锑,或者两者的混合物;其添加量为正极铅膏重量的0.05~0.10%。
而且,所述玻璃纤维隔膜的吸酸量应满足电池设计容量的需求酸量,孔隙率不低于90%,且附膜后的正、负极板铅膏中水分含量控制在9.0-11.0%。
另外,所述覆玻璃纤维隔膜的正、负极板组成极群时,极板之间不再额外使用AGM隔板隔开。
额外的,所述正、负极铅膏的视密度控制在4.25~4.50g/cm3为宜;所述极群的装配压力控制在30~40kPa。
与传统技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明在正极铅膏中添加导电增强型金属氧化物:二氧化锡(SnO2)导电性优于PbO和PbSO4,且在酸性环境中性能稳定,正极铅膏中添加SnO2有利于提高正极活性物质的导电效率和利用率,并能够使正极板栅表面与铅膏的结合更有效,增强正极板栅的导电集流作用;正极铅膏中添加三氧化二锑(Sb2O3)也同样能起到增强正极板栅与正极铅膏之间导电性能的效果。
2、本发明在正、负极板表面均覆一层厚度为0.1~1.0mm(10kPa下测的厚度)的玻璃纤维隔膜,取消在极板表面涂覆木浆涂板纸的传统方式。去除了传统使用的覆于极板铅膏表面的木浆纤维涂填纸,使铅膏表面直接与玻璃纤维隔膜紧密结合,玻璃纤维在固化过程中能够部分溶解于铅膏中,形成气体通道的互连互通,能为氧气的在电解液、正极活性物质间的扩散提供快速通道,促进正极析出的氧气及时到达负极进行复合,有效避免氧气的析出。同时氧气更加顺利地到达负极复合使负极电极电位更加正移,也减少了氢气的析出,从而有效控制电池失水,改善电池高温寿命。而传统的在极板表面涂覆木浆涂板纸的方式,添加电解液后,带液涂填纸相当于一层液膜,氧气的有效扩散被降低,电解液透过木浆涂填纸的扩散效率也低于在玻璃纤维隔膜中的扩散效率,不利于低温大电流放电性能。
3、以60Ah AGM启停电池为例,本发明技术制备的AGM启停电池60℃84天水耗值能稳定地控制在1g/Ah以内(国际主要行业标准要求60℃84天水耗值≤3g/Ah,最严格的标准要求60℃84天水耗值≤1g/Ah),SAE J2801寿命能稳定地保持在17单元以上(国际主要行业标准要求60Ah电池的SAE J2801寿命为11单元)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,但并不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:
在正极铅膏中添加铅膏总重0.08%的二氧化锡和0.02%的三氧化二锑,除本发明特殊规定的上述添加物质外,正极铅膏中还可添加适量的红丹,更多的其它正极铅膏添加剂并非必要;
将合制好的正、负极铅膏(正、负极铅膏视密度均为4.35g/cm3)分别涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kpa下厚度为0.95mm、孔隙率为92%的玻璃纤维隔膜,制备成极板,附膜后的极板铅膏中水分含量为10.5%;
将固化干燥后的正、负极板交错对齐叠放直接配成极群,正、负极板之间不再额外使用AGM隔板隔开,控制极群的装配压力为32kPa,装配成60Ah AGM启停电池。
实施例2
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:
在正极铅膏中添加铅膏总重0.08%的三氧化二锑,除本发明特殊规定的上述添加物质外,正极铅膏中还可添加适量的红丹,更多的其它正极铅膏添加剂并非必要;
将合制好的正、负极铅膏(正极铅膏视密度为4.40g/cm3,负极铅膏视密度为4.38g/cm3)涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kpa下厚度为1.0mm、孔隙率为90%的玻璃纤维隔膜,制备成极板,覆膜后的极板铅膏中水分含量为9.5%;
将固化干燥后的正、负极板交错对齐叠放直接配成极群,正负极板之间不再额外使用AGM隔板隔开,极群的装配压力为38kPa,装配成60Ah AGM启停电池。
实施例3
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:
在正极铅膏中添加铅膏总重0.05%的二氧化锡,除本发明特殊规定的上述添加物质外,正极铅膏中还可添加适量的红丹,更多的其它正极铅膏添加剂并非必要;
将合制好的正、负极铅膏(正、负极铅膏视密度均为4.35g/cm3)涂填在对应的板栅上,并在极板铅膏表面粘附一层10kpa下厚度为0.95mm、孔隙率为95%的玻璃纤维隔膜,制备成极板。附膜后的极板铅膏中水分含量为10.0%;
将固化干燥后的正、负极板交错对齐叠放直接配成极群,正负极板之间不再额外使用AGM隔板隔开,极群的装配压力为36kPa,装配成60Ah AGM启停电池。
实施例4
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:
在正极铅膏中添加铅膏总重0.10%的二氧化锡和0.05%的三氧化二锑,除本发明特殊规定的上述添加物质外,正极铅膏中还可添加适量的红丹,更多的其它正极铅膏添加剂并非必要;
将合制好的正、负极铅膏(正极铅膏视密度为4.38g/cm3,负极铅膏视密度为4.50g/cm3)涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kPa下厚度为1.0mm、孔隙率为92%的玻璃纤维隔膜,制备成极板,附膜后的极板铅膏中水分含量为9.0%;
将固化干燥后的正、负极板交错对齐叠放直接配成极群,正、负极板之间不再额外使用AGM隔板隔开,极群的装配压力为40kPa,装配成60Ah AGM启停电池。
实施例5
一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,所述方法包括:
在正极铅膏中添加铅膏总重0.03%的三氧化二锑,除本发明特殊规定的上述添加物质外,正极铅膏中还可添加适量的红丹,更多的其它正极铅膏添加剂并非必要;
将合制好的正、负极铅膏(正极铅膏视密度为4.25g/cm3,负极铅膏视密度为4.30g/cm3)涂填在板栅上,并在极板铅膏表面粘附一层10kPa下厚度为0.78mm、孔隙率为96%的玻璃纤维隔膜,制备成极板,附膜后的极板铅膏中水分含量为11.0%;
将固化干燥后的正、负极板交错对齐叠放直接配成极群,正、负极板之间不再额外使用AGM隔板隔开,极群的装配压力为30kPa,装配成60Ah AGM启停电池。
对比例
与不使用本发明方法的现有AGM启停电池进行对比:
正极铅膏中不添加二氧化锡、三氧化二锑,其它添加剂及过程控制均与实施列相同;正、负极铅膏视密度控制在4.35g/cm3-4.40g/cm3;
将合制好的正、负极铅膏涂填在对应的板栅上,并在正、负极铅膏表面粘附一层木浆纤维涂填纸(不使用玻璃纤维隔膜),制备成极板,铅膏中水分含量在9.5%-10.0%之间;
将固化干燥后的正、负极板包封极群,正、负极板之间使用1.73mm(10kPa下的厚度)AGM隔板隔开,装配成AGM启停电池(控制极群的装配压力在30-40kPa之间)。
将上述实施例1-5及对比例制得的60Ah AGM启停电池参照福特标准ES-DS7T-10655-AA进行60℃水损耗及SAE J2801寿命测试,性能测试结果如表1所示:
表1
由表1数据可以看出:与对比例相比较,采用本发明方法制备的60Ah AGM启停电池(实施例1-5)的60℃84天水损耗值由2.5g/Ah左右降低至0.74g/Ah左右,性能改善幅度高达70%;水损耗后低温放电第二阶段20s电压也由6.0V左右提高到7.5V以上;SAE J2801寿命由12单元提升至16-19单元,性能提升幅度达33%-60%。
以上实施例对本发明所提供的一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述方法包括:在正极铅膏中添加铅膏总重0.03~0.15%的导电增强型金属氧化物;将合制好的正、负极铅膏分别涂填在对应的板栅上,并在正、负极板铅膏表面粘附一层10kPa下厚度为0.1~1.0mm的玻璃纤维隔膜,制备得到湿极板,湿极板固化干燥后制备极群并装配成AGM启停电池。
2.如权利要求1所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述的导电增强型金属氧化物可以是二氧化锡,也可以是三氧化二锑,或者两者的混合物。
3.如权利要求1或2所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述的导电增强型金属氧化物的添加量为正极铅膏重量的0.05~0.10%。
4.如权利要求1所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述玻璃纤维隔膜的吸酸量应满足电池设计容量的需求酸量,孔隙率不低于90%,且附膜后的正、负极板铅膏中水分含量控制在9.0-11.0%。
5.如权利要求1所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述覆玻璃纤维隔膜的正、负极板组成极群时,极板之间不再额外使用AGM隔板隔开。
6.如权利要求1所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述极群的装配压力控制在30~40kPa。
7.如权利要求1所述的提升AGM启停电池耐高温性能的方法,其特征在于,所述正、负极铅膏的视密度控制在4.25~4.50g/cm3。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190104 |
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