CN112103507B - 一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板及其制备方法，包括以下组分：硫酸54‑72份、铅粉130‑160份、红丹20‑40份、焦磷酸锰5‑11份、磷化钛3‑9份、胶体石墨5‑12份、超支化聚硅氧烷9‑18份、去离子水80‑130份。铅膏中超支化聚硅氧烷可以防止正极板活性物质泥化脱落，焦磷酸锰具有特殊的五元环化学结构和多孔物理结构可以提高化成效率和正极板的孔隙率，提高活性物质至的利用率和容量；磷化钛具有晶体结构，一方面可以提高正极板强度，另一方面还可以提高正极析氧电位，抑制电解水的速率，从而提高电解液的使用寿命；三种物质综合大大提供了蓄电池的使用寿命。

Description

一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池制造技术领域，尤其涉及一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池在循环使用时，主要的寿命衰减主要包括正极铅膏的软化脱落、电解液失水等模式。其主要原因为正极板活性物质间结合力较低，正极板铅膏固化后强度和韧性差；正极板电解水过程中析氧电位较低，促使电极液中的水分损失快。
发明内容
为了克服以上技术问题，本发明提供了一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板及其制备方法。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板，由正极板铅膏制成，正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸54-72份、铅粉130-160份、红丹20-40份、焦磷酸锰5-11份、磷化钛3-9份、胶体石墨5-12份、超支化聚硅氧烷9-18份、去离子水80-130份；
所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为30～80nm，比表面积为20-50m2/g；所述硫酸浓度为38-50％。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板制备方法包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温50-80℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
步骤3：把步骤2制备出的膏状物均匀涂覆于正极板栅上放入真空冷冻干燥机内，冷冻固化干燥至恒重，即可得到正极板。
本发明提供的铅酸蓄电池正极板的铅膏中超支化聚硅氧烷的特殊物理结构以及偶联作用，可以提高正极板活性物质间的结合力，增强正极板的活性物质的强度和韧性，防止其泥化脱落，从而延长正极板的循环寿命；焦磷酸锰具有特殊的五元环化学结构和多孔物理结构，具有良好的电催化作用和较大的比表面积，可以提高化成效率和正极板的孔隙率，提高活性物质至的利用率和容量，从而提高循环寿命；磷化钛具有晶体结构，一方面可以提高正极板强度，另一方面还可以提高正极析氧电位，抑制电解水的速率，从而提高电解液的使用寿命。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸54份、铅粉130份、红丹20份、焦磷酸锰5份、磷化钛3份、胶体石墨5份、超支化聚硅氧烷9份、去离子水80份；
所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为30nm，比表面积为20m2/g；所述硫酸浓度为38％。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板制备方法包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温50℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
步骤3：把步骤2制备出的膏状物均匀涂覆于正极板栅上放入真空冷冻干燥机内，冷冻固化干燥至恒重，即可得到正极板。
实施例2
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸60份、铅粉140份、红丹27份、焦磷酸锰7份、磷化钛5份、胶体石墨7份、超支化聚硅氧烷13份、去离子水95份；
所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为45nm，比表面积为30m2/g；所述硫酸浓度为42％。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板制备方法包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温60℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
步骤3：把步骤2制备出的膏状物均匀涂覆于正极板栅上放入真空冷冻干燥机内，冷冻固化干燥至恒重，即可得到正极板。
实施例3
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸66份、铅粉150份、红丹34份、焦磷酸锰9份、磷化钛7份、胶体石墨9份、超支化聚硅氧烷16份、去离子水110份；
所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为60nm，比表面积为40m2/g；所述硫酸浓度为46％。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板制备方法包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温70℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
步骤3：把步骤2制备出的膏状物均匀涂覆于正极板栅上放入真空冷冻干燥机内，冷冻固化干燥至恒重，即可得到正极板。
实施例4
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸72份、铅粉160份、红丹40份、焦磷酸锰11份、磷化钛9份、胶体石墨12份、超支化聚硅氧烷18份、去离子水130份；
所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为80nm，比表面积为50m2/g；所述硫酸浓度为50％。
一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板制备方法包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温80℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
步骤3：把步骤2制备出的膏状物均匀涂覆于正极板栅上放入真空冷冻干燥机内，冷冻固化干燥至恒重，即可得到正极板。
对比例1
本实施例与实施例4相比，缺少焦磷酸锰成分。
对比例2
本实施例与实施例4相比，缺少磷化钛成分。
对比例3
本实施例与实施例4相比，缺少超支化聚硅氧烷成分。
对比例4
本实施例与实施例4相比，缺少焦磷酸锰和磷化钛成分。
对比例5
本实施例与实施例4相比，缺少焦磷酸锰和超支化聚硅氧烷成分。
对比例6
本实施例与实施例4相比，缺少磷化钛和超支化聚硅氧烷成分
为验证各实施方式中由本发明制备的正极板组装而成的铅酸蓄电池的性能，特进行以下测试实验：
1.循环寿命试验
循环寿命测试方法：在50℃环境中，以恒压14.1V，限流75A充电16h，再以恒流50A放电至终止电压11.0V为一个循环，当整组电池的放电容量低于额定容量的80％时，寿命终止。
表1.各实施方式样品的测试结果
实施方式 循环次数 容量衰减速度 容量
实施例1 233 94.2％ 13.2
实施例2 235 94.5％ 13.0
实施例3 237 94.9％ 13.3
实施例4 229 93.7％ 12.9
对比例1 217 85.6％ 12.6
对比例2 214 85.3％ 12.3
对比例3 215 84.9％ 12.5
对比例4 188 75.3％ 10.7
对比例5 191 74.8％ 10.5
对比例6 183 75.1％ 10.3
注：表中容量衰减速度为循环50次后的衰减值。容量采用标准GB/T22199-2008进行测试。
由表1可知，采用本发明中正极板制备的铅酸蓄电池循环寿命和容量有明显提高。

Claims (4)

1.一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板，由正极板铅膏制成，其特征在于，正极板铅膏包括以下重量份的组分：硫酸54-72份、铅粉130-160份、红丹20-40份、焦磷酸锰5-11份、磷化钛3-9份、胶体石墨5-12份、超支化聚硅氧烷9-18份、去离子水80-130份。
2.根据权利要求1所述一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板，其特征在于，所述焦磷酸锰为纳米焦磷酸锰，粒径为30～80nm，比表面积为20-50m2/g。
3.根据权利要求1所述一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板，其特征在于，所述硫酸浓度为38-50％。
4.根据权利要求1所述一种使用寿命长的铅酸蓄电池正极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将焦磷酸锰和磷化钛进行湿法球磨3h后，于120℃下干燥2h，得到混合物A；
步骤2：把铅粉、红丹、混合物A、胶体石墨、超支化聚硅氧烷、去离子水进行充分混合后快速加入去离子水混合20min；之后缓慢加入硫酸边加入边搅拌，控制加酸时间为30min，期间控温50-80℃，加酸完成后继续混合25min降温出膏；
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