CN110265733A - 一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池 - Google Patents

一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明适用于新能源电池技术领域，提供了一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，所述新能源电动车电源控制铅酸蓄电池包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；所述正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03~1.12%；所述电解液中铋的重量百分比为0.055~0.065%。本发明所得新能源电动车电源控制铅酸蓄电池较比普通铅酸蓄电池性能更好，其中，20小时容量增加了12.25%，循环使用寿命增加了23.5%，水损耗降低了48.5%，即实现了小电流持续放电、稳定放电、寿命大大增加，提高了蓄电池产品质量，满足使用要求。

Description

一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池
技术领域
本发明属于新能源电池技术领域，尤其涉及一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池。
背景技术
为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，世界主要汽车生产国纷纷加快部署，将发展新能源汽车作为国家战略，节能与新能源汽车已成为国际汽车产业的发展方向。
然而，目前新能源电动汽车电源控制线路电源使用的是普通启动型铅酸蓄电池，启动型铅酸蓄电池主要适用于燃油汽车发动机启动，对大电流放电要求比较高；而新能源电动汽车电源控制铅酸蓄电池，主要是给新能源电动车控制系统线路提供电源，属于小电流放电，但其容易积聚硫酸铅晶块，造成极板的有效物质脱落，影响电池的使用寿命。
由此可见，现有的铅酸蓄电池存在无法实现小电流持续稳定放电、产品质量差以及使用寿命短，无法满足人们使用需求的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，旨在解决现有的铅酸蓄电池无法实现小电流持续稳定放电、产品质量差以及使用寿命短，无法满足人们使用需求的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；
所述正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03～1.12％；
所述电解液中铋的重量百分比为0.055～0.065％。
本发明实施例中，通过控制正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03～1.12％、以及电解液中铋的重量百分比为0.055～0.065％，所得铅酸蓄电池较比普通铅酸蓄电池性能更好，其中，20小时容量增加了12.25％，循环使用寿命增加了23.5％，水损耗降低了48.5％，即本发明实现了小电流持续放电、稳定放电、寿命大大增加，提高了蓄电池产品质量，满足使用要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，主要是给新能源电动车提供系统线路控制电源，属于小电流放电。小电流放电时，在放电过程中，酸与水的置换过程进行得比较缓慢，正极板深层的物质将有可能参与反应而变成硫酸铅(PbSO4)。放电时用的电流越小，这一反应就越深透。再次充电时，用较大的电流进行，其充电的化学反应就比较剧烈，极板深层的硫酸铅(PbSO4)就无法还原为二氧化铅(PbO2)和铅(Pb)棉，这样在正极板的内部就留有硫酸铅(PbSO4)晶块，时间愈久，愈不宜还原，如果经常以这样的方式进行充放电，极板深层的硫酸铅(PbSO4)晶块就会逐渐加大，这样会造成极板的有效物质脱落。因此，随着新能源电动汽车的兴起，与之配备的蓄电池也必须有所革新，所以一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池必须衍生出来。
本发明实施例提供的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，通过在正极铅膏中加入一定量的四碱式硫酸铅，同时在电解液中加入一定量的的析氢抑制剂-铋，由于析氢抑制剂-铋极易氧化，通常以氧化铋的形式加到电解液硫酸中，使得正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03～1.12％、以及电解液中铋的重量百分比为0.055～0.065％时的铅酸蓄电池的循环耐久性以及放电性能等均远远优异普通铅酸蓄电池。
在本发明实施例中，该新能源电动车电源控制铅酸蓄电池包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；其中，正极铅膏包括以下重量百分数的原料：第一稀硫酸6.1～6.8％；去离子水8.7～10.9％；偏硼酸钠0.16～0.19％；四碱式硫酸铅1.03～1.12％；余量为铅粉；其中，第一稀硫酸是密度为1.38g/cm3的稀硫酸。
在本发明实施例中，上述正极铅膏的制备方法包括：称量：按上述配方要求称取铅粉、第一稀硫酸、偏硼酸钠、去离子水以及四碱式硫酸铅，备用；干混：将所述铅粉、偏硼酸钠以及四碱式硫酸铅依次加入合膏机中，进行搅拌均匀，得第一混合物；湿混：将所述去离子水加入所述第一混合物中，进行搅拌均匀，得第二混合物；淋酸：在第二混合物中边搅拌边以喷淋形式加入所述第一稀硫酸，即得。
在本发明实施例中，负极铅膏与普通铅酸蓄电池的负极铅膏一致，配方可为：铅粉1000kg，稀硫酸(密度d＝1.38g/cm3)89kg，硫酸钡8.5kg，腐殖酸8.8kg，乙炔黑2.8kg，短纤维0.55kg，去离子水107kg；该负极铅膏的合膏过程同上述正极合膏过程工序一致，即将铅粉、硫酸钡、腐殖酸、乙炔黑、短纤维依次加入合膏机中，进行干混搅拌，进而加入去离子水进行湿混搅拌，最后以边搅拌边喷淋形式加入稀硫酸。
在本发明实施例中，电解液包括以下重量百分数的原料：氧化铋0.06～0.073％；磷酸0.2％；余量为第二稀硫酸；其中，第二稀硫酸是密度为1.28g/cm3的稀硫酸。
在本发明实施例中，电解液的制备方法包括：将氧化铋加入到第二稀硫酸中，得第一混合液；在所述第二混合液中加入磷酸，混合均匀，即得。
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
该新能源电动车电源控制铅酸蓄电池包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；其中，负极铅膏与常规铅酸蓄电池的负极铅膏一致；正极铅膏包括以下重量百分数的原料：密度为1.38g/cm3的稀硫酸6.1％；去离子水8.7％；偏硼酸钠0.16％；四碱式硫酸铅1.03％；余量为铅粉(1000kg)。
正极铅膏的制备方法包括：将铅粉、偏硼酸钠以及四碱式硫酸铅依次加入合膏机中，干混搅拌180s；干混完成后，边搅拌边缓慢加入去离子水，湿混搅拌360s；最后边搅拌边以喷淋状加入稀硫酸，即得。
电解液包括以下重量百分数的原料：氧化铋0.0613％；磷酸0.2％；余量是密度为1.28g/cm3的稀硫酸。
电解液的制备方法包括：将氧化铋先以适量稀硫酸溶解后，加入到稀硫酸中；进而加入磷酸，混合均匀，即得。该电解液中铋的重量百分比含量为0.055％。
按实施例1中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为1、2、3、4、5、6。
实施例2
该新能源电动车电源控制铅酸蓄电池包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；其中，负极铅膏与常规铅酸蓄电池的负极铅膏一致；正极铅膏包括以下重量百分数的原料：密度为1.38g/cm3的稀硫酸6.5％；去离子水9％；偏硼酸钠0.18％；四碱式硫酸铅1.08％；余量为铅粉(1000kg)。
正极铅膏的制备方法包括：将铅粉、偏硼酸钠以及四碱式硫酸铅依次加入合膏机中，干混搅拌180s；干混完成后，边搅拌边缓慢加入去离子水，湿混搅拌360s；最后边搅拌边以喷淋状加入稀硫酸，即得。
电解液包括以下重量百分数的原料：氧化铋0.0668％；磷酸0.2％；余量是密度为1.28g/cm3的稀硫酸。
电解液的制备方法包括：将氧化铋先以适量稀硫酸溶解后，加入到稀硫酸中；进而加入磷酸，混合均匀，即得。该电解液中铋的重量百分比含量为0.06％。
按实施例2中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#。
实施例3
该新能源电动车电源控制铅酸蓄电池包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；其中，负极铅膏与常规铅酸蓄电池的负极铅膏一致；正极铅膏包括以下重量百分数的原料：密度为1.38g/cm3的稀硫酸6.8％；去离子水10.9％；偏硼酸钠0.19％；四碱式硫酸铅1.12％；余量为铅粉(1000kg)。
正极铅膏的制备方法包括：将铅粉、偏硼酸钠以及四碱式硫酸铅依次加入合膏机中，干混搅拌180s；干混完成后，边搅拌边缓慢加入去离子水，湿混搅拌360s；最后边搅拌边以喷淋状加入稀硫酸，即得。
电解液包括以下重量百分数的原料：氧化铋0.0724％；磷酸0.2％；余量是密度为1.28g/cm3的稀硫酸。
电解液的制备方法包括：将氧化铋先以适量稀硫酸溶解后，加入到稀硫酸中；进而加入磷酸，混合均匀，即得。该电解液中铋的重量百分比含量为0.065％。
按实施例3中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为1*、2*、3*、4*、5*、6*。
将本发明实施例1-3所得60Ah铅酸蓄电池以及市售60Ah新能源电动汽车电源控制铅酸蓄电池(以下简称市售普通铅酸蓄电池，共六组，电池编号为7、8、9、10、11、12)进行电池性能测试比较，结果如表1所示。
表1
综上，由表1实验数据可知，本发明实施例1-3所得新能源电动车电源控制铅酸蓄电池性能接近，且远远较市售普通铅酸蓄电池的性能更好，其中，6组市售普通铅酸蓄电池18次20小时放电平均值仅为20:16分，而实施例1所得6组新能源电动车电源控制铅酸蓄电池18次20小时放电平均值为22:45分，即20小时容量增加12.25％；再者，6组市售普通铅酸蓄电池的循环寿命次数平均值为140次，而实施例1所得6组新能源电动车电源控制铅酸蓄电池的循环寿命次数平均值为174次，即寿命增加了24.2％；另外，6组市售普通铅酸蓄电池的水损耗平均值为3.88g/Ah，而实施例1所得6组新能源电动车电源控制铅酸蓄电池的水损耗平均值为2.36g/Ah，即水损耗降低了48.5％；即本发明实施例1-3所得新能源电动车电源控制铅酸蓄电池小电流放电性能更好，且寿命更长。
进一步，本发明为验证正极铅膏中四碱式硫酸铅的含量以及电解液中铋的含量对电池性能影响，分别改变正极铅膏中四碱式硫酸铅的含量以及电解液中铋的含量制备铅酸蓄电池，并对所得铅酸蓄电池进行电池性能测试，具体为：
对比例1
除正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比含量为0.9％外，其余组分及工艺过程与实施例1一致。
按对比例1中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为13、14、15、16、17、18。
对比例2
除正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比含量为1.2％外，其余组分及工艺过程与实施例1一致。
按对比例2中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为13#、14#、15#、16#、17#、18#。
对比例3
除电解液中铋的重量百分比含量为0.045％外，其余组分及工艺过程与实施例1一致。
按对比例3中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为19、20、21、22、23、24。
对比例4
除电解液中铋的重量百分比含量为0.075％外，其余组分及工艺过程与实施例1一致。
按对比例4中正极铅膏、负极铅膏以及电解液进行组装，制得六组60Ah铅酸蓄电池，电池编号分别为19#、20#、21#、22#、23#、24#。
将对比例1-4所得60Ah铅酸蓄电池进行电池性能测试，结果如表2所示。
表2
综上，由表2实验数据可知，在保持电解液中铋的重量百分比含量为0.055％时，四碱式硫酸铅在正极铅膏中含量变化直接影响着所得铅酸蓄电池的性能，当四碱式硫酸铅在正极铅膏中含量低于1.03％或者高于1.12％时，其6组电池18次20小时放电平均值均下降，且循环寿命次数也明显下降；同样，当保持正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比含量为1.03％时，电解液中铋的含量变化直接影响着所得铅酸蓄电池的性能，当电解液中铋的含量低于0.055％或者高于0.075％时，其6组电池循环寿命次数明显下降，且水损耗大大提高。
值得注意的是，本发明实施例通过在正极铅膏中加入一定量的四碱式硫酸铅，同时在电解液中加入一定量的析氢抑制剂-铋，获得正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03～1.12％、以及电解液中铋的重量百分比为0.055～0.065％时的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池的循环耐久性以及放电性能等均远远优异普通铅酸蓄电池；其中，在正极铅膏中加入一定量的四碱式硫酸铅，四碱式硫酸铅晶体呈现长粗针状，且相互交错，具有较强的骨架结构，可以增大极板中活性物质的结合力，使得蓄电池的循环寿命得以延长，但该四碱式硫酸铅在正极铅膏中含量过高或过低都会影响蓄电池的循环寿命；此外，电解液中添加一定量析氢抑制剂-铋，可以减少了电解质水解和和提高了电解质导电率，延长了电池的小电流放电性能，但电解液中铋含量过高或者过低都会影响着蓄电池性能，即正极铅膏中四碱式硫酸铅的含量以及电解液中铋含量共同影响着铅酸蓄电池性能，确定二者合适范围对新能源电动车电源控制铅酸蓄电池的发展具有重大意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，包括正极铅膏、负极铅膏以及电解液；其特征在于，
所述正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03~1.12%；
所述电解液中铋的重量百分比为0.055~0.065%。
2.根据权利要求1所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，
所述正极铅膏中四碱式硫酸铅的重量百分比为1.03~1.08%；
所述电解液中铋的重量百分比为0.055~0.06%。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极铅膏包括以下重量百分数的原料：
第一稀硫酸 6.1~6.8%；去离子水8.7~10.9%；偏硼酸钠0.16~0.19%；四碱式硫酸铅1.03~1.12%；余量为铅粉。
4.根据权利要求3所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述第一稀硫酸的密度为1.38g/cm³。
5.根据权利要求1所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极铅膏的制备方法包括：
按量称取铅粉、第一稀硫酸、偏硼酸钠、去离子水以及四碱式硫酸铅，备用；
将所述铅粉、偏硼酸钠以及四碱式硫酸铅依次加入合膏机中，进行干混搅拌均匀，得第一混合物；
将所述去离子水加入所述第一混合物中，进行湿混搅拌均匀，得第二混合物；
将所述第一稀硫酸以喷淋形式加入所述第二混合物中，即得。
6.根据权利要求5所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述干混搅拌时间为160~200秒。
7.根据权利要求5所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述湿混搅拌时间为340~380秒。
8.根据权利要求1所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述电解液包括以下重量百分数的原料：
氧化铋 0.06~0.073%；磷酸 0.2%；余量为第二稀硫酸。
9.根据权利要求8所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述第二稀硫酸的密度为1.28g/cm3。
10.根据权利要求1所述的新能源电动车电源控制铅酸蓄电池，其特征在于，所述电解液的制备方法包括：
将氧化铋加入到第二稀硫酸中，得第一混合液；
在所述第二混合液中加入磷酸，混合均匀，即得。
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