CN110380059A - 一种稀土合金板栅预处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铅酸电池技术领域,提供一种稀土合金板栅预处理工艺,解决现有板栅合金耐腐蚀性能提高的同时活性物质与板栅的粘附结合力下降,正极板栅与活性物质相接触界面层易出现高阻抗导电层的问题。包括以下步骤:步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度80~99%、温度50~80℃的密闭环境内,保持3~8h;步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅两面上涂覆铅膏;步骤3:将步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。

Description

一种稀土合金板栅预处理工艺
技术领域
本发明涉及铅酸电池技术领域,尤其涉及一种稀土合金板栅预处理工艺。
背景技术
铅酸电池正极板栅腐蚀是影响电池使用寿命的主要原因之一,因此电池正极承载活性物质和传导电流的板栅所用合金的耐电解质腐蚀能力极为重要。现有阀控式密封铅酸电池正极板板栅合金一般采用铅钙锡铝合金,研究发现在此合金中加入一定量的稀土元素镧或铈,制成稀土合金板栅(稀土铅钙锡铝合金板栅),加入的稀土金属元素起到变晶剂的作用,改变了原合金的晶体结构,具有细化晶粒的作用,耐腐蚀能力和机械强度得到增强,进而延长了电池的使用寿命。铅酸电池正极板有一重要生产工序称为极板固化干燥工序,即正极活性物质(铅膏)涂在板栅上后,要在一定温湿度环境下,保持至少48小时以上,板栅表面与活性物质接触层表面被氧化腐蚀,从而使活性物质与板栅合金表面牢固地粘附结合。但稀土合金板栅耐腐蚀能力提高给正极板活性物质固化效果带来了新问题,由于表面腐蚀程度受到影响,活性物质与板栅的粘附结合力下降,使正极板栅与活性物质相接触界面层易出现高阻抗导电层,甚至导致活性物质的脱落,使电池在使用过程中短时间内出现充放电循环能力大幅度下降,电池容量出现早期损失现象(PCL现象),尤其电池在深度放电或过放电后,此现象会更加严重,造成电池充放电循环次数大幅度减少与使用寿命减短。
发明内容
因此,针对以上内容,本发明提供一种稀土合金板栅预处理工艺,解决现有技术板栅合金耐腐蚀性能提高的同时活性物质与板栅的粘附结合力下降,正极板栅与活性物质相接触界面层易出现高阻抗导电层的问题。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:一种稀土合金板栅预处理工艺,包括以下步骤:
步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度80~99%、温度50~80℃的密闭环境内,保持3~8h;
步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅上涂覆铅膏;
步骤3:步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。
进一步的改进是:所述稀土合金板栅由以下质量分数的原料组成:钙0.06~0.10%、锡0.8~1.5%、铝0.03~0.08%、稀土元素0.02~0.3%、余量为铅。
进一步的改进是:所述铅膏由以下重量份的组分组成:铅粉80~90份、稀硫酸6~9份、粘结剂1.8~4份、四碱式硫酸铅3~4.5份、碳纳米管1.2~2份、氧化锑0.5~1.5份、水10~18份。
进一步的改进是:所述粘结剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸铵、聚氧化乙烯、有机纤维、羧甲基纤维素中的任意一种。
通过采用前述技术方案,本发明的有益效果是:
板栅合金中添加稀土元素能够起改变合金相结构的作用,并形成晶粒细化的合金,合金腐蚀界面更加均匀。本发明在稀土合板栅涂覆活性物质铅膏前进行预处理,在高温、高湿环境下保持一定时间后,板栅表面颜色由银白色变得暗淡无光,板栅合金表面与空气中的氧反应,在其表面形成了一层氧化膜,在此环境下铅表面会加速氧化,并经一定时间后达到一定厚度,预处理后再进行涂覆活性物质铅膏。具有氧化膜的板栅表面更易与涂覆的活性物质结合,与未经预处理稀土合金板栅对比,预处理的板栅剥离活性物质观察内部板栅筋条表面全部没有金属光泽并粘附活性物质铅膏,按极板检测标准摔落测试不易脱落,预处理使活性物质与板栅的结合力得到提高,并使板栅合金深层仍有耐电池充放电电化学腐蚀能力高的晶体组织结构。稀土合金经预处理后,改善了电池活性物质电化学性能并提高了电池的使用寿命。用稀土合金板栅预处理制成的极板组装电池,电池做大电流起动循环测试,循环次数得到大幅度提高。
在活性物质铅膏中添加氧化锑、粘结剂与板栅预处理后,在充放电循环过程中生成中间产物并覆盖在板栅表面,提高铅膏与板栅表面之间的粘合附着力,使活性物质铅膏不易脱落。反复充放电循环过程中使得正极板栅与活性物质铅膏相接触界面层不会被高阻抗导电层所覆盖,提高了电池的使用寿命。活性物质铅膏中添加碳纳米管可以提高活性物质的孔率和比表面积,为极板充放电过程中的体积变化起到了很好的缓冲作用,阻止了活性物质的脱落,增加了极板的机械强度和稳定性。碳纳米管的添加还能够提高正极活性物质的导电性,降低铅膏的电阻,使后续正极板的化成过程易于进行。并具有许多异常的力学、电学和化学性能,适量添加可以在铅膏中形成导电网络,改善正极活性物质铅膏的整体导电性,使放电容量增加,同时提高了活性物质的利用率。
附图说明
图1是本发明实施例三稀土合金板栅预处理制成的极板组装的电池性能曲线图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者,均在首次出现时标明。
实施例一
一种稀土合金板栅预处理工艺,包括以下步骤:
步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度80%、温度50℃的密闭环境内,保持8h,所述稀土合金板栅由以下质量分数的原料组成:钙0.06%、锡1.2%、铝0.08%、稀土元素0.06%、铅98.6%;
步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅两面上涂覆铅膏,所述铅膏由以下重量份的组分组成:铅粉80份、稀硫酸6份、聚乙烯醇1.8份、四碱式硫酸铅3份、碳纳米管1.2份、氧化锑1.5份、水10份;
步骤3:将步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。
实施例二
一种稀土合金板栅预处理工艺,包括以下步骤:
步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度99%、温度80℃的密闭环境内,保持3h,所述稀土合金板栅由以下质量分数的原料组成:钙0.10%、锡1.5%、铝0.03%、稀土元素0.15%、铅98.22%;
步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅两面上涂覆铅膏,所述铅膏由以下重量份的组分组成:铅粉90份、稀硫酸9份、聚甲基丙烯酸铵4份、四碱式硫酸铅3.6份、碳纳米管2份、氧化锑0.5份、水18份;
步骤3:将步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。
实施例三
一种稀土合金板栅预处理工艺,包括以下步骤:
步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度90%、温度65℃的密闭环境内,保持5h,所述稀土合金板栅由以下质量分数的原料组成:钙0.08%、锡0.8%、铝0.06%、稀土元素0.3%、铅98.76%;
步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅两面上涂覆铅膏,所述铅膏由以下重量份的组分组成:铅粉85份、稀硫酸7.5份、聚氧化乙烯3份、四碱式硫酸铅4.5份、碳纳米管1.6份、氧化锑1份、水14份;
步骤3:将步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。
所述粘合剂还可以选用聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维等有机纤维以及羧甲基纤维素。
将固化干燥燥后的正极板以及常规的负极板打磨干净,并组装电池,抽真空方式注入硫酸电解质进行电池化成。化成结束后的模拟电池进行电池循环充放电性能的测试,测试结果曲线如图1所示。
以上所记载,仅为利用本创作技术内容的实施例,任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化,皆属本创作主张的专利范围,而不限于实施例所揭示者。

Claims (4)

1.一种稀土合金板栅预处理工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:将稀土合金板栅放入相对湿度80~99%、温度50~80℃的密闭环境内,保持3~8h;
步骤2:经步骤1预处理的稀土合金板栅两面上涂覆铅膏;
步骤3:将步骤2涂覆好铅膏的稀土合金板栅经固化、干燥后形成铅酸电池正极板。
2.根据权利要求1所述的一种稀土合金板栅预处理工艺,其特征在于:所述稀土合金板栅由以下质量分数的原料组成:钙0.06~0.10%、锡0.8~1.5%、铝0.03~0.08%、稀土元素0.02~0.3%、余量为铅。
3.根据权利要求1所述的一种稀土合金板栅预处理工艺,其特征在于:所述铅膏由以下重量份的组分组成:铅粉80~90份、稀硫酸6~9份、粘结剂1.8~4份、四碱式硫酸铅3~4.5份、碳纳米管1.2~2份、氧化锑0.5~1.5份、水10~18份。
4.根据权利要求3所述的一种稀土合金板栅预处理工艺,其特征在于:所述粘结剂为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸铵、聚氧化乙烯、有机纤维、羧甲基纤维素中的任意一种。
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