CN111129438A - 一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其包括以下步骤：板栅高温时效阶段；生极板固化1、2、3阶段；生极板干燥阶段。本发明对正极板栅进行高温时效处理，有效的提升了板栅的机械强度，促进了板栅合金的再结晶，使得板栅表面生成一层均匀的腐蚀层。将铅膏填涂在时效后的板栅上，制成生极板，生极板在固化房中进行三段式高温固化，再进行干燥脱水处理。本发明不仅可以有效地减缓正极板栅，板栅与铅膏间生成致密、均匀的腐蚀层，极大地提升了板栅与铅膏间的结合力和导电性，同时改善了铅膏活性物质的组分，有效地提升正极板的性能，进而极大地提高电池的循环使用寿命。

Description

一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体涉及一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法。
背景技术
近年来。我国可再生能源产业发展取得了很大进展，但还远远不能适应我国能源发展战略的要求。可再生能源发展缓慢客观上是因为风力发电、太阳能发电的成本较高，此外还缘于这二者发电的间歇性和不稳定性，以及储能的问题尚未得到很好的解决。具体来说，风能、太阳能和海洋能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响，具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大，可调节性差。当电网接入的风电发电容量过多时，电网的稳定性将受到影响。目前，可再生能源发电的大规模电网接入是制约其发展的瓶颈。配套大规模高效储能装置，可以解决发电与用电的时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网对电网冲击，调节电能品质。因此，大规模储能技术在离网的太阳能、风能等可再生能源发电应用中具有不可或缺的重要作用。
大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。电化学储能作为一种重要的储能技术近年来发展迅猛。其中，铅酸蓄电池以其技术成熟、安全性高、成本低、回收效率高等优势，在众多电化学储能电池中，仍然占据着重要地位。
铅碳电池的出现，解决了负极硫酸盐化的问题，使得铅酸电池的寿命得到了极大地提升，然而正极板栅的腐蚀成为限制铅碳电池使用寿命的重要因素，行业内通过对正极板栅合金成分的优化有效地提升了板栅的耐腐蚀性，随着板栅耐蚀性的提升，带来了板栅与铅膏间的结合较差的问题，导致板栅与铅膏间的电阻升高，电池容量快速的衰减，因此提高板栅与铅膏间的结合力是保证提升正极性能和电池寿命的关键。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，改善板栅的理化性能，优化板栅与铅膏界面腐蚀层的组成和结构，增强板栅与铅膏间结合力和导电性，从而达到提高铅酸蓄电池寿命的目的。
实现本发明目的的技术方案是：一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，板栅高温时效阶段：将浇铸好的板栅放入板栅高温时效房8～16小时，控制温度为55～75℃，湿度为0～50％，得到高温时效后的板栅；此阶段为浇铸好的板栅的高温时效阶段，其主要作用在于促进板栅合金晶粒的沉积和再结晶，提升板栅的机械强度，同时可以保证板栅表面生成一层厚度较薄、结构均匀、成分稳定的腐蚀层。其中，高温时效房为不带湿度调节的固化房，保证低湿度下进板栅合金晶粒的沉积和再结晶。
步骤二，生极板高温固化1阶段：将铅膏涂覆于高温时效后的板栅上制成生极板，将生极板送入固化房中进行高温预固化0～6小时，控制固化房温度为40～60℃，湿度≥90％；此阶段为生极板的预固化阶段，其主要作用为平衡铅膏的温度，减少铅膏中水份损失，为后续高温固化阶段做好准备
步骤三，生极板高温固化2阶段：控制固化房温度为80～90℃，湿度≥99％，于此条件下对生极板固化4～8小时；此阶段为生极板的铅膏转化阶段，其主要作用为促进铅膏中四碱式硫酸铅的形成，促进电池化成过程中铅膏活性物质中骨架α-PbO2的形成。
步骤四，生极板高温固化3阶段：控制固化房温度为60～70℃，湿度为85～92％，于此条件下对生极板固化24～44小时；此阶段为板栅与铅膏间腐蚀层的主要生长阶段，通过降低固化房的湿度为腐蚀层的氧化提供更多的氧，促进板栅与铅膏间腐蚀层的快速生长，形成与板栅、铅膏均有较好结合的腐蚀层，且具有较好的导电性。
步骤五，生极板干燥阶段：控制固化房温度为55～65℃，湿度为0～40％，于此条件下对生极板干燥24～36小时。此阶段为铅膏进一步氧化和脱水的阶段，通过逐步降低固化房的湿度，提供更充足的氧气，促进铅膏中游离铅的氧化和水分的蒸发，同时也能进一步促进板栅与铅膏间腐蚀层的快速生长。
作为优选，步骤一中，将浇铸好的板栅放入板栅高温时效房12小时，控制温度为60℃，湿度为40％。
作为优选，步骤二中，生极板送入固化房中进行高温预固化4小时，控制固化房温度为50℃，湿度≥90％。
作为优选，步骤三中，控制固化房温度为85℃，湿度≥99％，于此条件下对生极板固化6小时。
作为优选，步骤四中，控制固化房温度为65℃，湿度为88％，于此条件下对生极板固化42小时。
作为优选，步骤五中，控制固化房温度为60℃，湿度为10％，于此条件下对生极板干燥36小时。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
本发明对正极板栅进行高温时效处理，有效地提升了板栅的机械强度，促进了板栅合金的再结晶，使得板栅表面生成一层均匀的腐蚀层。将铅膏填涂在时效后的板栅上，制成生极板，生极板在固化室中进行三段式高温固化，再进行干燥脱水处理。本发明不仅可以有效地减缓正极板栅的腐蚀速度，极大地提升了板栅与铅膏间的结合力和导电性，还同时提升了铅膏活性物质中骨架α-PbO2的含量，有效地提升正极板的性能，进而极大地提高电池的循环使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
(实施例1)
见表1：
序号 实施步骤 实施对象 温度/℃ 湿度/％ 时间/h
1 板栅高温时效阶段 板栅 60 40 12
2 生极板高温固化1阶段 生极板 50 90 4
3 生极板高温固化2阶段 生极板 85 99 6
4 生极板高温固化3阶段 生极板 65 88 42
5 生极板干燥阶段 生极板 60 10 36
表1
(实施例2)
见表2:
序号 实施步骤 实施对象 温度/℃ 湿度/％ 时间/h
1 板栅高温时效阶段 板栅 65 40 10
2 生极板高温固化1阶段 生极板 45 95 4
3 生极板高温固化2阶段 生极板 80 99 8
4 生极板高温固化3阶段 生极板 65 90 36
5 生极板干燥阶段 生极板 65 10 30
表2
(实施例3)
见表3:
序号 实施步骤 实施对象 温度/℃ 湿度/％ 时间/h
1 板栅高温时效阶段 板栅 65 30 8
2 生极板高温固化1阶段 生极板 50 95 6
3 生极板高温固化2阶段 生极板 88 99 4
4 生极板高温固化3阶段 生极板 62 90 40
5 生极板干燥阶段 生极板 60 0 24
表3
实施例1、2、3测试结果见表4，按实施例1方法制作正极板，进行1米高度的水平跌落试验，连续进行5次垂直跌落，相比于原来对比项的跌落失重15.63％，实施例的跌落失重仅为0.95％，说明本发明可以极大的提升板栅与铅膏间的结合力。采用实施例1正极板，采用常规负极板，制作2V 40Ah样品电池，电池化成后，实施例电池欧姆内阻下降了20％，说明本发明可以有效的提升板栅与铅膏间腐蚀层的导电性，进而降低电池内阻。电池经过100％DOD循环寿命测试，电池循环寿命提高6倍以上。
按实施例2方法制作正极板，进行1米高度的水平跌落试验，连续进行5次垂直跌落，相比于原来对比项的跌落失重15.63％，实施例的跌落失重仅为1.10％，说明本发明可以极大的提升板栅与铅膏间的结合力。采用实施例2正极板，采用常规负极板，制作2V 40Ah样品电池，电池化成后，实施例电池欧姆内阻下降了20％，说明本发明可以有效的提升板栅与铅膏间腐蚀层的导电性，进而降低电池内阻。电池经过100％DOD循环寿命测试，电池循环寿命提高7.3倍以上。
按实施例3方法制作正极板，进行1米高度的水平跌落试验，连续进行5次垂直跌落，相比于原来对比项的跌落失重15.63％，实施例的跌落失重仅为1.07％，说明本发明可以极大的提升板栅与铅膏间的结合力。采用实施例2正极板，采用常规负极板，制作2V 40Ah样品电池，电池化成后，实施例电池欧姆内阻下降了20％，说明本发明可以有效的提升板栅与铅膏间腐蚀层的导电性，进而降低电池内阻。电池经过100％DOD循环寿命测试，电池循环寿命提高7.5倍以上。
Figure BDA0002315372790000051
表4
表4中，830次(未结束)、910次(未结束)、935次(未结束)，这里的未结束是指电池的循环寿命接近结束但还未结束，只是为了体现出循环寿命确实提高的大致倍数而并非进行循环寿命的精准测试。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，板栅高温时效阶段：将浇铸好的板栅放入板栅高温时效房8～16小时，控制温度为55～75℃，湿度为0～50％，得到高温时效后的板栅；
步骤二，生极板高温固化1阶段：将铅膏涂覆于高温时效后的板栅上制成生极板，将生极板送入固化房中进行高温预固化0～6小时，控制固化房温度为40～60℃，湿度≥90％；
步骤三，生极板高温固化2阶段：控制固化房温度为80～90℃，湿度≥99％，于此条件下对生极板固化4～8小时；
步骤四，生极板高温固化3阶段：控制固化房温度为60～70℃，湿度为85～92％，于此条件下对生极板固化24～44小时；
步骤五，生极板干燥阶段：控制固化房温度为55～65℃，湿度为0～40％，于此条件下对生极板干燥24～36小时。
2.根据权利要求1所述的一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于：步骤一中，将浇铸好的板栅放入板栅高温时效房12小时，控制温度为60℃，湿度为40％。
3.根据权利要求1所述的一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于：步骤二中，生极板送入固化房中进行高温预固化4小时，控制固化房温度为50℃，湿度≥90％。
4.根据权利要求1所述的一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于：步骤三中，控制固化房温度为85℃，湿度≥99％，于此条件下对生极板固化6小时。
5.根据权利要求1所述的一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于：步骤四中，控制固化房温度为65℃，湿度为88％，于此条件下对生极板固化42小时。
6.根据权利要求1所述的一种提高正极板栅与铅膏结合力的极板制备方法，其特征在于：步骤五中，控制固化房温度为60℃，湿度为10％，于此条件下对生极板干燥36小时。
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