CN111509220A - 一种铅蓄电池正极板铅膏配方 - Google Patents

一种铅蓄电池正极板铅膏配方 Download PDF

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Abstract

一种铅蓄电池正极板铅膏配方，包括铅粉和添加剂，其特征在于，所述的添加剂包括镀锡玻璃丝和硫酸胲；其中，所述镀锡玻璃丝的添加量为铅粉重量的0.5％～1.0％，所述硫酸胲的添加量为铅粉重量的0.2％～0.5％。本发明采用添加镀锡玻璃丝代替蓄电池用纤维，改善正极板的导电能力；添加硫酸胲获得大颗粒硫酸铅改善正极使用中硫酸铅结晶细化，改善正极铅膏软化，提高电池的实际使用寿命。

Description

一种铅蓄电池正极板铅膏配方
技术领域
本发明属于铅蓄电池生产技术领域，尤其是涉及一种铅蓄电池正极板铅膏配方。
背景技术
普兰特(G.Plante)于1859年发明铅酸蓄电池，已经历了近160年的发展历程，铅酸蓄电池在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步。至九十年代，一种采用了AGM材料和贫液设计，在充电过程中，由正极生成的氧能与负极活性物质迅速反应还原成水，使用中无需补水维护的阀控式铅酸电池开始量产并投向市场。其具有高性能、无污染、免维护、安全可靠的卓越性能。
尽管阀控式铅酸电池取得了长足的进步，但是其循环寿命仍不理想，特别是电池正极总是优先于负极失效，正极板活性物质上下部分层严重，活性物质利用率不一致，正板软化等。因此在改善活性物质利用率研究方向上优先采用在正极活性物质中添加碳材料如石墨、乙炔黑、导电碳纤维等，改善软化主要通过高温合膏、固化，添加4BS晶种等方式使铅膏生成四碱式硫酸铅等方式进行。
如公开号为CN109509883A的中国专利文献公开了一种铅酸蓄电池正极铅膏，按重量份计，包括以下组分：铅粉1000份，稀硫酸110-120 份，石墨2.2-3.2份，四碱式硫酸铅1.2-2.2份，短纤维0.6-1.2份，水135-155 份。
公开号为CN105720266A的中国专利文献公开了一种添加有4BS晶种的铅酸蓄电池正极铅膏，其是由以下质量百分比的组分制成：铅粉81％、纯水9.5％、稀硫酸7.2％、纳米氧化钙0.1％、氧化锡0.15％、稀土镧0.2％、胶体石墨0.35％、短纤维0.5％、四碱式硫酸铅(4BS)0.8％、磷酸钾0.2％。
但是添加碳材料有相对局限性，碳材料在正极充放过程中易氧化，电池在数十次循环后碳几乎从正极中消失，容量出现明显下降后再次稳定的现象。而要制成相对稳定的四碱式硫酸铅受工艺、设备要求影响较大，即使在相对稳定的工艺、设备下，外部条件稍一改变制得的生极板中成份变化较大。生成过多的四碱式硫酸铅使极板生硬，难以化成，极板容量严重不足造成报废。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种铅蓄电池正极板铅膏配方，改善正极板的导电能力，提高电池的实际使用寿命。
本发明的技术方案如下：
一种铅蓄电池正极板铅膏配方，包括铅粉和添加剂，所述的添加剂包括镀锡玻璃丝和硫酸胲；其中，所述镀锡玻璃丝的添加量为铅粉重量的 0.5％～1.0％，所述硫酸胲的添加量为铅粉重量的0.2％～0.5％。
本发明中，通过添加镀锡玻璃丝代替蓄电池用纤维，改善正极板的导电能力；添加硫酸胲获得大颗粒硫酸铅改善正极使用中硫酸铅结晶细化，改善正极铅膏软化，提高电池的实际使用寿命。
优选地，所述镀锡玻璃丝的添加量为铅粉重量的0.6％～0.9％。
优选地，所述硫酸胲的添加量为铅粉重量的0.25％～0.35％。
所述的镀锡玻璃丝直径为3～10μm，长度为2～4mm。镀锡玻璃丝具有良好的柔韧性，长度与蓄电池用纤维长度一致，替代纤维使用。
进一步地，所述的镀锡玻璃丝直径为6～8μm。
所述镀锡玻璃丝的镀锡厚度为0.3～0.5μm。
本发明的铅蓄电池正极板铅膏配方还包括以下成分：密度为1.40g/ml 的稀硫酸和纯水，稀硫酸的添加量为铅粉重量的8.8％～9.6％，纯水的添加量为铅粉重量的11.5％。
稀硫酸的添加量为铅粉重量的9.0％～9.4％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中，正极铅膏掺杂镀锡玻璃丝代替蓄电池用纤维，在使用时不易氧化，铅膏导电性能提升，改善极板铅膏上下分层现象；同时，镀层的腐蚀产物为锡的硫化物，可以改善铅膏界面的导电能力。
2、本发明中，硫酸胲为一种还原剂，通过添加能使正极铅膏生成较大的颗粒硫酸铅，防止硫酸铅结晶变小，活性物质软化脱落。
3、采用本方法制造的正极板，电池在使用初期循环，容量无(或无明显)衰减，正极板上下层铅膏不分层，电池的循环寿命提高20％以上。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为3～5μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm的玻璃丝5公斤，分析纯硫酸胲2公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例2
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为8～10μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm玻璃丝10公斤，分析纯硫酸胲5公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例3
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸90kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为5～7μm、镀锡厚度为0.4～0.6μm玻璃丝8公斤，分析纯硫酸胲3公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例4
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸94kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为6～8μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm玻璃丝7公斤，分析纯硫酸胲3公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例5
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸95kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为4～6μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm玻璃丝7公斤，分析纯硫酸胲3公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例6
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为3～5μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm的玻璃丝8公斤，分析纯硫酸胲2公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例7
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为6～8μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm的玻璃丝8公斤，分析纯硫酸胲2公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
实施例8
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为3～5μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm的玻璃丝8公斤，分析纯硫酸胲3公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在 4.25±0.10g/ml。
对比例1
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm纤维2公斤，石墨2公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在4.25±0.10g/ml。
对比例2
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm、直径为3～5μm、镀锡厚度为0.3～0.5μm玻璃丝5公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在4.25±0.10g/ml。
对比例3
每1000kg铅粉中，添加比重1.40g/ml的硫酸88kg，纯水115kg，长度为2～4mm纤维2公斤，分析纯硫酸胲2公斤，另外备用若干调节纯水，铅膏视比重控制在4.25±0.10g/ml。
将实施例1～8，对比例1～3中正极铅膏制成相同规格的正极板，然后装配成同规格的电池(12V 100Ah，每个电池6个单格，下文中充放电电压均是每个单格的值)，进行检测，测试结果如下：
实施例1，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量82.2Ah、82.9Ah、83.2Ah、84.0Ah、84.1Ah，容量保持稳定，电池在326次放出容量为79.86Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例2，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量81.2Ah、82.1Ah、82.5Ah、82.7Ah、82.8Ah，容量保持稳定，电池在338次放出容量为79.79Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例3，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量81.9Ah、82.1Ah、82.9Ah、83.5Ah、83.4Ah，容量保持稳定，电池在331次放出容量为79.92Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例4，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量83.0Ah、82.9Ah、83.1Ah、83.0Ah、83.1Ah，容量保持稳定，电池在320次放出容量为79.96Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例5，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量82.9Ah、83.0h、83.2Ah、83.1Ah、83.2Ah，容量保持稳定，电池在321次放出容量为79.85Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例6，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量82.5Ah、83.2Ah、83.4Ah、84.1Ah、84.1Ah，容量保持稳定，电池在332次放出容量为79.87Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例7，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量82.0Ah、82.7Ah、83.1Ah、84.0Ah、83.9Ah，容量保持稳定，电池在325次放出容量为79.98Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
实施例8，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量81.7Ah、81.9Ah、82.7Ah、83.6Ah、84.0Ah，容量保持稳定，电池在335次放出容量为79.86Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
对比例1，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量83.9Ah、78.9Ah、78.2Ah、78.0Ah、77.8Ah，容量在前50次出现下降，电池在251次放出容量为79.9Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面极耳侧为深黑色，下部颜色较浅，极耳侧铅膏已软化。
对比例2，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50，75，100次放出容量84.2Ah、84.4Ah、84.2Ah、84.7Ah、84.8Ah，容量保持稳定，电池在267次放出容量为79.78Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面为深黑色，铅膏已软化。
对比例3，在环境温度25±2℃下，电池以10A放电至10.5V转恒压 14.4V限流10A充电16h，静置0.5h为一个测试周期。当连续三次放电容量低于80Ah为寿命终止(此三次循环不计入寿命中)，第3，25，50， 75，100次放出容量80.2Ah、78.4Ah、76.2Ah、77.1Ah、77.2Ah，容量在 50次内出现衰减后保持稳定，电池在289次放出容量为79.95Ah，并再经二次验证容量不再上升，此电池循环寿命结束。解剖该电池，电池正极表面极耳侧为深黑色，下部颜色较浅，极耳侧铅膏已软化。
对上述测试失效实验样本电池解剖分析，实施例电池正极板铅膏上下部颜色均为深黑色，铅膏均已软化。对比例1中，失效原因为极耳侧铅膏软化但下部未完全利用；比例2中失效原因为正极铅膏软化；对比例3中为正极板极耳侧铅膏软化但下部未完全利用。
上述结果说明：
与对比例1(镀锡玻璃丝、硫酸胲均未添加)、对比例2(仅添加镀锡玻璃丝)和对比例3(仅添加硫酸胲)寿命试验相比，同时添加镀锡玻璃丝、硫酸胲的电池寿命提高了20％以上，寿命结束后解剖极板上下活物质颜色一致、无上分层，能改善活物质的上下利用率，深循环性能有显著改善。仅添加镀锡玻璃丝能改善活物质的上下利用率，仅添加硫酸胲能提高寿命。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铅蓄电池正极板铅膏配方，包括铅粉和添加剂，其特征在于，所述的添加剂包括镀锡玻璃丝和硫酸胲；其中，所述镀锡玻璃丝的添加量为铅粉重量的0.5％～1.0％，所述硫酸胲的添加量为铅粉重量的0.2％～0.5％。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，所述镀锡玻璃丝的添加量为铅粉重量的0.6％～0.9％。
3.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，所述硫酸胲的添加量为铅粉重量的0.25％～0.35％。
4.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，所述的镀锡玻璃丝直径为3～10μm，长度为2～4mm。
5.根据权利要求4所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，所述的镀锡玻璃丝直径为6～8μm。
6.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，所述镀锡玻璃丝的镀锡厚度为0.3～0.5μm。
7.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，还包括以下成分：密度为1.40g/ml的稀硫酸和纯水，稀硫酸的添加量为铅粉重量的8.8％～9.6％，纯水的添加量为铅粉重量的11.5％。
8.根据权利要求1所述的铅蓄电池正极板铅膏配方，其特征在于，稀硫酸的添加量为铅粉重量的9.0％～9.4％。
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