CN112510213A - 一种正极板栅的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正极板栅的制备方法，包括以下步骤：S1、配置合金液；S2、将板栅重力浇铸模具加热，将输铅管的温度加热到540~580℃；S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至540~580℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。本发明所述的正极板栅机械强度高，能够有利于活性物质的附着，提高与活性物质的结合力，不会造成活性物质软化、脱落，从而显著提高循环寿命。

Description

一种正极板栅的制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池板栅技术领域，具体涉及一种正极板栅的制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池主要由极板、隔板、电解液和外壳组成。极板是蓄电池的核心部件之一，是由铅膏涂在板栅上经过压实淋酸固化而成，分别制成正极板、负极板。蓄电池的充放电就是依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸化学反应来实现的。因此，板栅是铅酸蓄电池主要组成部件，俗称格子体。板栅是由铅基合金通过浇铸或拉网而形成的，在铅酸蓄电池中的作用有三个方面：一是作为活性物质的载体，起着骨架的支撑和粘附活性物质的作用；二是作为电流的传导体，起着集流、汇流和输流的作用；三是作为极板的均流体，起着使电流均匀分布到活性物质中的作用。
造成铅酸蓄电池寿命短的主要原因为铅酸蓄电池正极活性物质软化，进而使得二氧化铅脱落到电解液中， 在电池内部形成短路， 从而使电池失去容量，造成电池失效，而造成正极活性物质软化、脱落的原因跟正极板栅的机械强度有很大的关系。
发明内容
本发明提供一种正极板栅的制备方法，所述的正极板栅机械高，能够有效防止活性物质脱落，从而提高铅酸蓄电池的循环寿命。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
一种正极板栅的制备方法，包括以下步骤：
S1、配置合金液；
S2、将板栅重力浇铸模具加热，使板栅重力铸造模具上口温度达到150~180℃，板栅重力铸造模具下口温度达到150~180℃，将输铅管的温度加热到540~580℃；
S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；
S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至540~580℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；
S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。
作为一种优选方案，所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.04~0.08%钙、0.01~0.04%铝、1.1~1.4%锡、0.01~0.025%稀土、0.05~0.09%改性碳纤维、余量铅。
作为一种最优选方案，所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.05%钙、0.03%铝、1.2%锡、0.018%稀土、0.08%改性碳纤维、余量铅。
作为一种优选方案，所述稀土由铈、钐按照重量比1：0.5~2组成。
作为一种优选方案，所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将0.5~2份碳纤维加入到10~20份除胶剂中，以200~300rpm转速搅拌10~18h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到10~20份改性剂中，以100~200rpm转速搅拌6~10h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
作为一种优选方案，所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.5~2份枸橼酸、0.1~0.4份氯化锌、2~5份过氧化氢、12~20份浓硝酸、70~85份去离子水。
作为一种优选方案，所述改性剂由0.05~0.15份kh570、0.05~0.15份正辛基三乙氧基硅烷、90~100份去离子水配制而成。
作为一种优选方案，所述合金液的制备方法为：
将铅加入到熔炉中，升温至600~700℃使铅熔融，加入钙，搅拌至使钙熔融，再加入稀土、铝、锡搅拌至熔融，降温至420~460℃，加入改性碳纤维，熔融，搅拌均匀，得到合金液。
作为一种优选方案，所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.05~0.2份三乙醇胺、0.15~0.4份促进剂ZDTP、0.3~0.6份黄原胶、1~4份氟硅酸镁、1~4份硬脂酸、2~5份软木粉、5~10份油酸甘油酯、75~85份去离子水。
作为一种最优选方案，所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.08份三乙醇胺、0.25份促进剂ZDTP、0.4份黄原胶、2.5份氟硅酸镁、3份硬脂酸、4份软木粉、8份油酸甘油酯、81.77份去离子水。
本发明的有益效果：（1）本发明所述的正极板栅机械强度高，能够有利于活性物质的附着，提高与活性物质的结合力，不会造成活性物质软化、脱落，从而显著提高循环寿命；（2）本发明所述的改性碳纤维的加入能够显著提高，显著提高了正极板栅的机械性能，提高与活性物质的结合力，不会造成活性物质软化、脱落，从而进一步提高循环寿命；（3）本发明通过加入稀土，稀土的加入一方面能够正极板栅的机械强度和循环寿命，另外一方面稀土的加入有利于改性碳纤维的附着，从而显著提高循环寿命；（4）本发明通过对碳纤维进行改性，得到了性能优异的改性碳纤维，除胶步骤能够清除碳纤维表面的浆剂和杂物，改善碳纤维的表面结构，提高其比表面积与孔容，从而进一步有利于提高与活性物质的结合力，改性剂的处理能够改善碳纤维与合金体系之间的界面结合，从而进一步提高与活性物质的结合力，不会造成活性物质软化、脱落，从而更进一步提高循环寿命；（5）本发明所述的脱模剂能够减少正极板栅的气孔与裂纹，提高正极板栅的质量与机械强度，脱膜效果好，从而提高循环寿命。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种正极板栅的制备方法，包括以下步骤：
S1、配置合金液；
S2、将板栅重力浇铸模具加热，使板栅重力铸造模具上口温度达到170℃，板栅重力铸造模具下口温度达到170℃，将输铅管的温度加热到560℃；
S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；
S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至560℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；
S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。
所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.05%钙、0.03%铝、1.2%锡、0.018%稀土、0.08%改性碳纤维、余量铅。
所述稀土由铈、钐按照重量比1：1组成。
所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将1份碳纤维加入到19份除胶剂中，以280rpm转速搅拌15h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到19份改性剂中，以150rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.8份枸橼酸、0.2份氯化锌、2.5份过氧化氢、15份浓硝酸、81.5份去离子水。
所述改性剂由0.1份kh570、0.1份正辛基三乙氧基硅烷、99.8份去离子水配制而成。
所述合金液的制备方法为：
将铅加入到熔炉中，升温至660℃使铅熔融，加入钙，搅拌至使钙熔融，再加入稀土、铝、锡搅拌至熔融，降温至440℃，加入改性碳纤维，熔融，搅拌均匀，得到合金液。
所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.08份三乙醇胺、0.25份促进剂ZDTP、0.4份黄原胶、2.5份氟硅酸镁、3份硬脂酸、4份软木粉、8份油酸甘油酯、81.77份去离子水。
实施例2
一种正极板栅的制备方法，包括以下步骤：
S1、配置合金液；
S2、将板栅重力浇铸模具加热，使板栅重力铸造模具上口温度达到170℃，板栅重力铸造模具下口温度达到170℃，将输铅管的温度加热到560℃；
S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；
S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至560℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；
S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。
所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.04%钙、0.02%铝、1.2%锡、0.01%稀土、0.05%改性碳纤维、余量铅。
所述稀土由铈、钐按照重量比1：1组成。
所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将1份碳纤维加入到19份除胶剂中，以280rpm转速搅拌15h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到19份改性剂中，以150rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.8份枸橼酸、0.2份氯化锌、2.5份过氧化氢、15份浓硝酸、81.5份去离子水。
所述改性剂由0.1份kh570、0.1份正辛基三乙氧基硅烷、99.8份去离子水配制而成。
所述合金液的制备方法为：
将铅加入到熔炉中，升温至660℃使铅熔融，加入钙，搅拌至使钙熔融，再加入稀土、铝、锡搅拌至熔融，降温至440℃，加入改性碳纤维，熔融，搅拌均匀，得到合金液。
所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.08份三乙醇胺、0.25份促进剂ZDTP、0.4份黄原胶、2.5份氟硅酸镁、3份硬脂酸、4份软木粉、8份油酸甘油酯、81.77份去离子水。
实施例3
一种正极板栅的制备方法，包括以下步骤：
S1、配置合金液；
S2、将板栅重力浇铸模具加热，使板栅重力铸造模具上口温度达到170℃，板栅重力铸造模具下口温度达到170℃，将输铅管的温度加热到560℃；
S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；
S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至560℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；
S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。
所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.08%钙、0.02%铝、1.4%锡、0.02%稀土、0.07%改性碳纤维、余量铅。
所述稀土由铈、钐按照重量比1：1组成。
所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将1份碳纤维加入到19份除胶剂中，以280rpm转速搅拌15h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到19份改性剂中，以150rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.8份枸橼酸、0.2份氯化锌、2.5份过氧化氢、15份浓硝酸、81.5份去离子水。
所述改性剂由0.1份kh570、0.1份正辛基三乙氧基硅烷、99.8份去离子水配制而成。
所述合金液的制备方法为：
将铅加入到熔炉中，升温至660℃使铅熔融，加入钙，搅拌至使钙熔融，再加入稀土、铝、锡搅拌至熔融，降温至440℃，加入改性碳纤维，熔融，搅拌均匀，得到合金液。
所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.08份三乙醇胺、0.25份促进剂ZDTP、0.4份黄原胶、2.5份氟硅酸镁、3份硬脂酸、4份软木粉、8份油酸甘油酯、81.77份去离子水。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1不含有所述的稀土，其他都相同。
对比例2
对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2不含有所述的改性碳纤维，其他都相同。
对比例3
对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3用碳纤维替换所述的改性碳纤维，其他都相同。
对比例4
对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4所述的改性碳纤维的制备方法不同于实施例1，其他都相同。
所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将1份碳纤维加入到19份除胶剂中，以280rpm转速搅拌15h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到19份改性剂中，以150rpm转速搅拌8h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.2份氯化锌、2.5份无水乙醇、15份浓硝酸、82.3份去离子水。
所述改性剂由0.1份kh570、0.1份正辛基三乙氧基硅烷、99.8份去离子水配制而成。
对比例5
对比例5与实施例1不同之处在于，对比例5用购买于东莞市美雅化工有限公司的脱模剂MK-TG替换本发明所述的脱模剂，其他都相同。
为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：
1.将上述实施例1~3、对比例1~5所述正极板栅分别经过常规涂膏、常规高温高湿固化、常规去掉假极耳和常规边框打磨过程，制作成正极板，而后再按照常规内化成电池生产工艺制作成蓄电池供测试。
2.按GB/T 32620.1-2016进行电池循环寿命测试，测试结果见表1。
表1 测试结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
从表1中可看出，由本发明所述的正极板栅制备得到的蓄电池具有良好的循环寿命。
对比实施例1~3可知，不同的合金液的配比能够影响循环寿命，其中实施例1为最佳合金液配比。
对比实施例1与对比例1可知，本发明所述的稀土能够提高循环寿命。
对比实施例1与对比例2、3可知，本发明所述的改性碳纤维的加入能够显著提高循环寿命，改性碳纤维的加入提高了正极板栅的机械强度，使得活性物质与板栅结之间的结合力强、使得活性物质不易脱落，进而提高蓄电池的循环寿命。
对比实施例1与对比例4可知，当本发明所述的改性碳纤维的制备方法不同于实施例1时（即改性碳纤维的制备方法不同时），正极板栅的机械强度会下降，从而减弱活性物质与板栅结之间的结合力、使得活性物质易脱落，从而降低循环寿命。
对比实施例1与对比例5可知，采用本发明所述的脱模剂能够提高循环寿命，因为本发明所述的脱模剂能够减少正极板栅的气孔与裂纹，提高正极板栅的质量与机械强度，脱膜效果好，从而提高循环寿命。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种正极板栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配置合金液；
S2、将板栅重力浇铸模具加热，使板栅重力铸造模具上口温度达到150~180℃，板栅重力铸造模具下口温度达到150~180℃，将输铅管的温度加热到540~580℃；
S3、除去表面杂质后，向板栅重力铸造模具内部的板栅横筋型腔和板栅竖筋型腔内部喷涂脱模剂；
S4、将合金液通过输铅管加入到铅勺中，并将铅勺加热至540~580℃，将铅勺中的合金注入到板栅重力铸造模具中进行浇铸；
S5、浇铸完成后，对所得物进行雾化水喷洒冷却，裁切，即得正极板栅。
2.根据权利要求1所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.04~0.08%钙、0.01~0.04%铝、1.1~1.4%锡、0.01~0.025%稀土、0.05~0.09%改性碳纤维、余量铅。
3.根据权利要求1所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述合金液由以下重量百分比组分制成：0.05%钙、0.03%铝、1.2%锡、0.018%稀土、0.08%改性碳纤维、余量铅。
4.根据权利要求2所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述稀土由铈、钐按照重量比1：0.5~2组成。
5.根据权利要求2所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法为：
（1）将0.5~2份碳纤维加入到10~20份除胶剂中，以200~300rpm转速搅拌10~18h，过滤，干燥，得到预处理碳纤维；
（2）将（1）所得到的预处理碳纤维加入到10~20份改性剂中，以100~200rpm转速搅拌6~10h，过滤，干燥，得到改性碳纤维。
6.根据权利要求5所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述除胶剂由以下重量份原料配制而成：0.5~2份枸橼酸、0.1~0.4份氯化锌、2~5份过氧化氢、12~20份浓硝酸、70~85份去离子水。
7.根据权利要求5所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述改性剂由0.05~0.15份kh570、0.05~0.15份正辛基三乙氧基硅烷、90~100份去离子水配制而成。
8.根据权利要求2所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述合金液的制备方法为：
将铅加入到熔炉中，升温至600~700℃使铅熔融，加入钙，搅拌至使钙熔融，再加入稀土、铝、锡搅拌至熔融，降温至420~460℃，加入改性碳纤维，熔融，搅拌均匀，得到合金液。
9.根据权利要求1所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.05~0.2份三乙醇胺、0.15~0.4份促进剂ZDTP、0.3~0.6份黄原胶、1~4份氟硅酸镁、1~4份硬脂酸、2~5份软木粉、5~10份油酸甘油酯、75~85份去离子水。
10.根据权利要求1所述的正极板栅的制备方法，其特征在于，所述脱模剂由以下重量份原料制成：0.08份三乙醇胺、0.25份促进剂ZDTP、0.4份黄原胶、2.5份氟硅酸镁、3份硬脂酸、4份软木粉、8份油酸甘油酯、81.77份去离子水。
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