CN112103508B - 耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏及其制备工艺 - Google Patents

耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏配方及制备工艺，其负极铅膏包括以下组分：铅粉、稀硫酸、去离子水、短纤维、乙炔黑、腐植酸、钛酸钙、磺基水杨酸、石墨烯、聚四氟乙烯乳液。钛酸钙提供成核剂，降低硫酸铅的过饱和度，推迟了钝化的发生；把铅与铅或者铅与硫酸铅机械的分隔开来，使之难以经过重结晶而生成大颗粒的晶粒，从而使海绵状铅保持高比表面积的特性，防止电池在大电流充电时铅的比表面积收缩。磺基水杨酸可以使充放电容量提高。从而，使利用该配方及制备工艺制备的铅膏制作的极板组装成蓄电池后，具充电时间短，高倍率充放电循环寿命长和容量大的优点。

Description

耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏及其制备工艺
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域，特别是一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏配方及制备工艺。
背景技术
目前，铅酸蓄电池的应用方式由常规的备用和小电流、低功率应用方式转变为大电流、大功率的应用方式。常用的阀控式密封铅酸蓄电池受充电接受能力限制，面临充电时间长的缺点。
发明内容
本发明提供一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏配方及制备工艺，利用该配方及制备工艺制备的铅膏制作的极板组装成蓄电池后，具充电时间短，高倍率充放电循环寿命长和容量高的优点。
本发明采用如下技术方案：一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏配方，铅膏包括以下组分，各组分的重量份数为：
Figure BDA0002750263500000011
所述的铅粉可以使用岛津式铅粉或巴顿式铅粉。
优选的，耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏包括以下组分，各组分的重量份数为：
Figure BDA0002750263500000021
优选的，所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为15％～85％。
优选的，所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌6～8min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在1～3min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌4～8min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在12～20min，整个加酸过程合膏温度控制在50～70℃之间；
步骤6：最后搅拌7～13min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
优选的，所述的合膏过程的温度控制在60～65℃范围内。
优选的，铅膏视密度为4.47-4.52g/ml。
有益效果：
本发明提供的铅酸蓄电池负极铅膏配方，钛酸钙在电池大电流放电状态下为Pb2+快速生成PbSO4提供成核剂，降低硫酸铅的过饱和度，可以抑制硫酸铅沉淀生成致密的不可渗透的钝化膜，推迟了钝化的发生；其次把铅与铅或者铅与硫酸铅机械的分隔开来，使之难以经过重结晶而生成大颗粒的晶粒，从而使海绵状铅保持高比表面积的特性，防止电池在大电流充电时铅的比表面积收缩；同时提高负极的容量。磺基水杨酸中有磺酸根、酚羟基和羧基活性官能团，可以同时吸附在铅电极表面上和生成的PbSO4晶体，这样使硫酸铅颗粒和活性铅颗粒被磺基水杨酸所隔离,有利于铅电极保持一种多孔、分散状的结构,从而有利于Pb2+和HSO4 -通过硫酸铅盐层,使充放电容量提高。从而，使利用该配方及制备工艺制备的铅膏制作的极板组装成蓄电池后，具充电时间短，高倍率充放电循环寿命长和容量大的优点。
具体实施方式
实施实例1：
一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其按重量份数计，铅粉80.5、稀硫酸3.5、短纤维0.05、乙炔黑0.20、腐植酸0.20、钛酸钡0.50、磺基水杨酸0.2、石墨烯0.5、聚四氟乙烯乳液5、去离子水9.35。
作为优选：所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为15％。
作为优选：所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏制备工艺如下：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌6min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在1min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌4min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在12min，整个加酸过程合膏温度控制在50℃；
步骤6：最后搅拌7min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
控制铅膏视密度在4.47-4.52g/ml范围内。
实施实例2：
一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其按重量份数计，铅粉75.8，稀硫酸5.0、短纤维0.10、乙炔黑0.30、腐植酸0.30、钛酸钡0.90％、磺基水杨酸0.3％、石墨烯0.7％、聚四氟乙烯乳液10％、去离子水6.6％。
作为优选：所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为50％。
作为优选：所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏制备工艺如下：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌7min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在2min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌5min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在15min，整个加酸过程合膏温度控制在60℃；
步骤6：最后搅拌9min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
控制铅膏视密度在4.47-4.52g/ml范围内。
实施实例3：
一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其按重量份数计，铅粉78、稀硫酸4.0、短纤维0.10、乙炔黑0.25、腐植酸0.40、钛酸钡1.0、磺基水杨酸0.40、石墨烯1.0、聚四氟乙烯乳液8.0、去离子水6.85。
作为优选：所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为70％。
作为优选：所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏制备工艺如下：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌8min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在3min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌7min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在18min，整个加酸过程合膏温度控制在65℃；
步骤6：最后搅拌11min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
控制铅膏视密度在4.47-4.52g/ml范围内。
实施实例4：
一种耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其按重量份数计，铅粉83.2、稀硫酸4.5、短纤维0.15、乙炔黑0.40、腐植酸0.40、钛酸钡0.70、磺基水杨酸0.20、石墨烯0.30、聚四氟乙烯乳液5.0、去离子水5.15。
作为优选：所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为85％。
作为优选：所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏制备工艺如下：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌8min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在3min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌8min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在20min，整个加酸过程合膏温度控制在70℃；
步骤6：最后搅拌13min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
控制铅膏视密度在4.47-4.52g/ml范围内。
对比例1
本实施例与实施例4相比，缺少钛酸钡成分，其缺少的重量由铅粉补足。
对比例2
本实施例与实施例4相比，缺少磺基水杨酸成分，其缺少的重量由铅粉补足。
对比例3
本实施例与实施例4相比，缺少钛酸钡和磺基水杨酸成分，其缺少的重量由铅粉补足。
为验证各实施方式中由本发明制备的负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20℃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
实施例1 234 13.1
实施例2 236 13.5
实施例3 239 13.3
实施例4 236 13.2
对比例1 210 11.8
对比例2 212 11.3
对比例3 185 10.1
注：容量采用标准GB/T22199-2008进行测试。
由表1可知，采用本发明中本发明制备的负极板组装而成的铅酸蓄电池在大电流充放电的情况下，具有加高的循环寿命的同时具有较大的容量。

Claims (7)

1.耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，铅膏包括以下组分，各组分的重量份数为：
Figure FDA0003071120200000011
2.根据权利要求1所述耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，包括以下组分，各组分的重量份数为：
Figure FDA0003071120200000012
3.根据权利要求1所述的耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为15％～85％。
4.根据权利要求1所述的耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述的稀硫酸的质量百分比浓度为45％。
5.根据权利要求1所述的耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将配方量的铅粉放入合膏机内；
步骤2：加入配方量的短纤维、乙炔黑、腐植酸、石墨烯、钛酸钙和磺基水杨酸；
步骤3：开启合膏机干拌6～8min；
步骤4：边搅拌边加入配方量的聚四氟乙烯乳液以及去离子水，所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水在1～3min内加完，加完所述的聚四氟乙烯乳液以及去离子水继续搅拌4～8min；
步骤5：湿搅拌完成后，往铅锅中边搅拌边加入配方量的稀硫酸，加酸时间控制在12～20min，整个加酸过程合膏温度控制在50～70℃之间；
步骤6：最后搅拌7～13min；
步骤7：测试铅膏视密度，视密度合格，铅膏温度低于45℃时可以出膏进行涂板。
6.根据权利要求5所述的耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，所述的加酸过程合膏温度控制在60～65℃范围内。
7.根据权利要求5所述的耐速充和高倍率放电铅酸蓄电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，铅膏视密度为4.47-4.52g/ml。
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