CN113471447A - 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺 - Google Patents

一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113471447A
CN113471447A CN202110757889.8A CN202110757889A CN113471447A CN 113471447 A CN113471447 A CN 113471447A CN 202110757889 A CN202110757889 A CN 202110757889A CN 113471447 A CN113471447 A CN 113471447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
alloy
grid
tin
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110757889.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113471447B (zh
Inventor
林章勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110757889.8A priority Critical patent/CN113471447B/zh
Publication of CN113471447A publication Critical patent/CN113471447A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113471447B publication Critical patent/CN113471447B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
    • H01M4/685—Lead alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C11/00—Alloys based on lead
    • C22C11/06—Alloys based on lead with tin as the next major constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H01M10/12—Construction or manufacture
    • H01M10/121—Valve regulated lead acid batteries [VRLA]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/73—Grids for lead-acid accumulators, e.g. frame plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池用板栅合金，其包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。本发明中，非锑系板栅合金,电池自放电率低，无需加水维护，且电池过充电不会有毒气体逸出；非钙系板栅合金,合金晶体颗粒细小，均匀，板栅更耐腐蚀，抗蠕变能力优异。合金中低锡的加入改进板栅性能，在充电过程中锡以离子形态转移至电解液中，它们渗透到活性物质的凝胶区，锡如粘合剂一样可以防止水化聚合物链的分解，阻滞正极活性物质在充放电过程中的脉动作用，使其密度降低，改善凝胶区的电导，预防电池早期容量损失，极大地改进电池的深循环放电恢复性能。

Description

一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺
技术领域
本发明涉及铅蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺。
背景技术
铅蓄电池主要由正负极板、隔膜、电解液、塑壳等组成，其中极板由板栅和铅膏组成，板栅是铅蓄电池的“骨架”，主要支撑铅膏活性物质和传输电能，板栅的材质(合金)对电池整体性能有重大关键性影响。
随着科技的进步，经济社会向着环保绿色方向发展，板栅合金也从最初铅锑合金转至如今的铅钙合金：铅锑合金电池自放电严重、一般生产富液电池且需定期加水维护、过充电逸出SbH3有毒气体，被环保禁用；如今铅钙合金是主流，被广泛地使用，但其深循环放电恢复性能差，板栅合金晶体尺寸大抗腐蚀性能差、抗蠕变能力差，易发生早期容量损失，在合金使用中钙元素易氧化，合金成分不稳定。
在经济社会向低碳发展转型背景下，资源利用和生产效率的提高是国际聚焦热点，而作为被广泛使用的化学电源，铅蓄电池消耗铅量占全球总产量的4/5，板栅铅耗约占电池总质量的1/4，为实现铅蓄电池轻量化、低碳、节能、绿色和高质量发展的方向，因此，急需一种性能优异的新型环保铅基合金以提高电池性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，而提出的一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种铅蓄电池用板栅合金，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
优选地，所述的一种铅蓄电池用板栅合金，包括：
不小于0.1重量％并且不大于0.4重量％Sn，其余为Pb；
其中，所述的铅合金中合金组分包括不可避免的杂质，所有重量份数总和为100重量％。
优选地，所述一种铅蓄电池用板栅合金中所含元素主要作用及设计所述的含量的原因是：
锡(Sn)的熔点是232℃，铅(Pb)的熔点是327.5℃，锡与铅互熔性良好，锡的添加降低了铅的熔点，改进了铅的流动性和增加了铅的机械强度。
在本发明的铅合金制造出铅蓄电池板栅，最终制造出铅蓄时，低锡的加入改进板栅性能，在充电过程中锡以离子形态转移至电解液中，它们渗透到活性物质的凝胶区，锡如粘合剂一样可以防止水化聚合物链的分解，阻滞正极活性物质在充放电过程中的脉动作用，使其密度降低，改善凝胶区的电导，预防电池早期容量损失，极大地改进电池的深循环放电恢复性能。如果锡的含量小于0.02重量％，铅合金不能充分获得上述作用；如果锡的含量大于0.5重量％，合金晶体颗粒较大，易于发生晶界腐蚀，电池寿命缩短。
优选地，所述不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
优选地，在所述合金的杂质控制范围中，银可显著提高合金的机械强度，导电性能和高温下的耐腐蚀性能；铋可改进合金的机械强度，但是Bi的含量不能太高，否则影响合金耐腐蚀性能。由于银和铋的上述作用，在不影响合金、板栅、极板和电池性能的情况下，设计了较宽的控制范围，其目的是降低原材料铅及锡的冶炼、电解等加工成本，确保该合金成本低廉。
优选地，所述的合金:Pb-0.02％至0.05％Sn,该合金价格更加低廉，更耐腐蚀，优选的适用于制造工业备用(浮充使用领域)铅蓄电池和汽车起动点火用铅蓄电池。
优选地，所述的合金:Pb-0.1％至0.4％Sn,该合金充电接受能力优秀，优选的适用于制造电动自行车、电动道路车、深循环(循环使用领域)铅蓄电池。
优选地，所述的一种铅蓄电池用板栅合金是作为铅蓄电池中极板结构件的材料，是以板栅的形式作为所述电池极板结构件。所述的板栅耐腐蚀，且与铅膏活性物质稳定结合，可有效地传输活性物质化学反应产生的电量，可长时间安全使用。本发明的铅蓄电池板栅，由于铅锡合金较软，开发了专用的配套设备确保在生产制造板栅时不会引起板栅变形。本发明的铅蓄电池板栅适用于作正极制造正极板，也适用于作负极制造负极板。
一种用于制造铅蓄电池的极板，包括上述的板栅。
一种阀控密封式铅蓄电池，包括上述的极板。
一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于上述板栅合金制作，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的上述铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
优选地，所述步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
优选地，所述步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板以及铅锅口，所述铅锅保温盖板顶部活动连接有活动盖板，所述铅锅保温盖板顶部固定安装有合金液面感应部分、通惰性气体管路、与合金输出管路，所述铅锅保温盖板与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分，且所述铅锅保温部分上设置有加热部件；所述步骤三中惰性气体优选为不与铅发生反应的气体，例如氮气、二氧化碳等。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，非锑系铅蓄电池板栅合金,电池自放电率低，无需加水维护，且电池过充电不会有毒气体逸出；非钙系铅蓄电池板栅合金,合金晶体颗粒细小，均匀，板栅更耐腐蚀，抗蠕变能力优异，合金中低锡的加入改进板栅性能，在充电过程中锡以离子形态转移至电解液中，它们渗到活性物质的凝胶区，锡如粘合剂一样可以防止水化聚合物链的分解，阻滞正极活性物质在充放电过程中的脉动作用，使其密度降低，改善凝胶区的电导，预防电池早期容量损失，极大地改进电池的深循环放电恢复性能。
2、本发明中，所述合金为低锡合金，Sn含量不大于0.5％，相对于锡含量大于0.6％的合金，合金晶体颗粒更细化，更耐腐蚀；同时锡的价格是铅的13倍多，极大地降低了合金成本，相对于常规铅钙合金(有代表性的是：Pb-0.09％Ca-1.2％Sn)和高锡合金(有代表性的是：Pb-1.2％Sn)，相同使用工况下，使得产品更耐腐蚀，更经济，因此板栅可以设计更轻，铅锡消耗量更少，符合铅蓄电池轻量化、低碳，绿色和高质量发展方向。
3、本发明中，所述合金的主要组分铅和锡都是低熔点金属，锡(Sn)的熔点是232℃，铅(Pb)的熔点是327.5℃，锡与铅互熔性良好，锡的添加降低了铅的熔点，改进了铅的流动性，合金的熔点更低且成分稳定，制造铅蓄电池板栅及铅蓄电池其它零部件时，熔融本合金所需的能耗更低、板栅及铅零部件成型更容易、制品质量更稳定。
4、本发明中，所述的合金包括不可避免的杂质，在杂质含量控制范围中，银和铋元素含量控制范围设计较宽，在不影响合金、板栅、极板和电池性能的情况下，这充分地降低原材料铅及锡的冶炼、电解等加工成本，确保该合金成本低廉。
5、本发明中，优选的权利要求2所述的合金:Pb-0.02％至0.05％Sn，适用于制造工业备用(浮充使用领域)铅蓄电池和汽车起动点火用铅蓄电池，该铅合金价格更加低廉，更耐腐蚀。
6、本发明中，优选的权利要求3所述的铅合金:Pb-0.1％至0.4％Sn,适用于制造电动自行车、电动道路车、深循环(循环使用领域)铅蓄电池，该铅合金改善板栅/活性物质界面的电导，预防电池早期容量损失，充电接受能力优秀，极大地改进电池的深循环放电恢复性能。
7、本发明中，所述的铅合金制备工艺简单，采用了肚大口小的铅锅以及在制备过程中通入惰性气体，在合金配置的搅拌过程中，由于是在无氧氛围中，降低了铅的氧化和锡的氧化，减少了铅渣的产生，降低了铅合金的浪费。
8、本发明中，所述的铅合金适合用于铅蓄电池正、负板栅的生产，包括但不限于重力浇铸、铸造铅带冲网、连续板栅铸造等各种板栅生产技术，也适用于铅蓄电池的汇流排、铅极柱和电池端子的制造，一种合金可用于多种蓄电池部件制造，相对于一种蓄电池部件一种合金的多合金种类的管理，降低了工厂管理成本。
9、本发明中，相较于当前作为主流的铅钙合金，所述合金的熔点较低，配制合金和熔融合金制作板栅时，产生的铅烟更少，减少了对环境的危害。
附图说明
图1为本发明中合金与与高锡合金、铅钙合金腐蚀对比图(参照IEC60896-21，6.16条款55℃浮充5个单元后去除活性物质对比板栅腐蚀结果)；
图2为本发明中合金与铅钙合金腐蚀机理对比图；
图3为本发明中锡离子渗透至腐蚀层中促使阻抗PbSO4转化为导体PbO2示意图；
图4为本发明中合金与其它不同合金的电池电导对比(电池经过5个100％DOD循环后静止7天，使用美国米特电子蓄电池专用电导测试仪测试结果)；
图5为本发明中铅锅主体剖视图；
图6为本发明中铅锅主体俯视图。
图例说明
1、活动盖板；2、铅锅保温盖板；3、加热部件；4、锅体保温部分；6、合金输出管路；7、合金液面感应部件；8、通惰性气体管路；9、V型铅液搅拌器；10、铅锅口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-6，一种铅蓄电池用板栅合金，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于新型铅基板栅合金制作，制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板以及铅锅口，所述铅锅保温盖板顶部活动连接有活动盖板，所述铅锅保温盖板顶部固定安装有合金页面感应部分、通惰性气体管路、与合金输出管路，所述铅锅保温盖板与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分，且所述铅锅保温部分上设置有加热部件。步骤三中通入的排走锅内氧气的气体不限于氮气，也可能以是二氧化碳等价格低廉且能排走反应锅内的氧气且不与铅发生反应的其它惰性气体。
准备0.02份的99.99％Sn和99.98份的99.994％铅，在氮气环境下将所述组分的铅加热至360℃，然后投入所述组分的锡，搅拌5分钟，检验合格后,直接浇铸铅带，已备采用冲孔工艺生产板栅带，制造极板和铅蓄电池。
结合图1可见低锡合金显著地改善了板栅抗腐蚀性能，性能优于目前常规的高锡合金及铅钙合金；图2可见合金表面均匀腐蚀，这是由于低锡合金晶体细小，而常规的铅钙合金由于合金中Pb3Ca大颗粒晶体的存在，引起了局部的晶间穿透性腐蚀；图3则显示出Sn2+离子渗到活性物质的凝胶区，改善腐蚀层活性物质凝胶区的电导，阻止非导体PbSO4晶体的生长，预防电池早期容量损失，弱化了板栅材料与电池活性物质界面阻抗；图4则看出了合金改善板栅活性物质间的界面效果，减弱了界面阻抗的产生，预防电池早期容量损失，确保了电池大电流放电和深循环再充电恢复性能。
实施例二：
请参阅图1-6，一种铅蓄电池用板栅合金，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于新型铅基板栅合金制作，制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板以及铅锅口，所述铅锅保温盖板顶部活动连接有活动盖板，所述铅锅保温盖板顶部固定安装有合金页面感应部分、通惰性气体管路、与合金输出管路，所述铅锅保温盖板与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分，且所述铅锅保温部分上设置有加热部件。步骤三中通入的排走锅内氧气的气体不限于氮气，也可能以是二氧化碳等价格低廉且能排走反应锅内的氧气且不与铅发生反应的其它惰性气体。
准备0.05份的99.99％Sn和99.95份的99.994％铅，在氮气环境下将所述组分的铅先加热至360℃，然后投入所述组分的锡，搅拌5分钟，检验合格后,直接采用连续铸造工艺制造板栅带，制造极板和铅蓄电池。
结合图1可见低锡合金显著地改善了板栅抗腐蚀性能，性能优于目前常规的高锡合金及铅钙合金；图2可见合金表面均匀腐蚀，这是由于低锡合金晶体细小，而常规的铅钙合金由于合金中Pb3Ca大颗粒晶体的存在，引起了局部的晶间穿透性腐蚀；图3则显示出Sn2+离子渗到活性物质的凝胶区，改善腐蚀层活性物质凝胶区的电导，阻止非导体PbSO4晶体的生长，预防电池早期容量损失，弱化了板栅材料与电池活性物质界面阻抗；图4则看出了合金改善板栅活性物质间的界面效果，减弱了界面阻抗的产生，预防电池早期容量损失，确保了电池大电流放电和深循环再充电恢复性能。
实施例三：
请参阅图1-6，一种铅蓄电池用板栅合金，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于新型铅基板栅合金制作，制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板以及铅锅口，所述铅锅保温盖板顶部活动连接有活动盖板，所述铅锅保温盖板顶部固定安装有合金页面感应部分、通惰性气体管路、与合金输出管路所述铅锅保温盖板与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分，且所述铅锅保温部分上设置有加热部件。步骤三中通入的排走锅内氧气的气体不限于氮气，也可能以是二氧化碳等价格低廉且能排走反应锅内的氧气且不与铅发生反应的其它惰性气体。
准备0.3份的99.99％Sn和99.7份的99.994％铅，在氮气环境下将所述组分的铅先加热至350℃，然后投入所述组分的锡，搅拌3分钟，检验合格后,直接采用连续铸造工艺制造板栅带，制造极板和铅蓄电池。
结合图1可见低锡合金显著地改善了板栅抗腐蚀性能，性能优于目前常规的高锡合金及铅钙合金；图2可见合金表面均匀腐蚀，这是由于低锡合金晶体细小，而常规的铅钙合金由于合金中Pb3Ca大颗粒晶体的存在，引起了局部的晶间穿透性腐蚀；图3则显示出Sn2+离子渗到活性物质的凝胶区，改善腐蚀层活性物质凝胶区的电导，阻止非导体PbSO4晶体的生长，预防电池早期容量损失，弱化了板栅材料与电池活性物质界面阻抗；图4则看出了合金改善板栅活性物质间的界面效果，减弱了界面阻抗的产生，预防电池早期容量损失，确保了电池大电流放电和深循环再充电恢复性能。
实施例四：
请参阅图1-6，一种铅蓄电池用板栅合金，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于新型铅基板栅合金制作，制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板以及铅锅口，所述铅锅保温盖板顶部活动连接有活动盖板，所述铅锅保温盖板顶部固定安装有合金页面感应部分、通惰性气体管路、与合金输出管路所述铅锅保温盖板与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分，且所述铅锅保温部分上设置有加热部件。步骤三中通入的排走锅内氧气的气体不限于氮气，也可能以是二氧化碳等价格低廉且能排走反应锅内的氧气且不与铅发生反应的其它惰性气体。
准备0.5份的99.99％Sn和99.5份的99.994％铅，在氮气环境下将所述组分的铅先加热至330℃，然后投入所述组分的锡，搅拌2分钟，检验合格后,直接浇铸成合金锭储存待用。
该铅合金锭可用于在书式模具中直接重力浇铸制造板栅；也可用于在铅带线生产所述铅合金的铅带，然后再冲孔制造板栅；也可用于直接采用连续铸造生产板栅带。采用所述的板栅制造极板和铅蓄电池。
结合图1可见低锡合金显著地改善了板栅抗腐蚀性能，性能优于目前常规的高锡合金及铅钙合金；图2可见合金表面均匀腐蚀，这是由于低锡合金晶体细小，而常规的铅钙合金由于合金中Pb3Ca大颗粒晶体的存在，引起了局部的晶间穿透性腐蚀；图3则显示出Sn2+离子渗到活性物质的凝胶区，改善腐蚀层活性物质凝胶区的电导，阻止非导体PbSO4晶体的生长，预防电池早期容量损失，弱化了板栅材料与电池活性物质界面阻抗；图4则看出了合金改善板栅活性物质间的界面效果，减弱了界面阻抗的产生，预防电池早期容量损失，确保了电池大电流放电和深循环再充电恢复性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铅蓄电池用板栅合金，其特征在于，包含不小于0.02重量％并且不大于0.5重量％的锡和余量的铅以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池用板栅合金，包括：
不小于0.02重量％并且不大于0.05重量％Sn，其余为Pb；
其中，所述的铅合金中合金组分包括不可避免的杂质，所有重量份数总和为100重量％。
3.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池用板栅合金，包括：
不小于0.1重量％并且不大于0.4重量％Sn，其余为Pb；
其中，所述的铅合金中合金组分包括不可避免的杂质，所有重量份数总和为100重量％。
4.根据权利要求1所述的一种铅蓄电池用板栅合金，其特征在于，所述不可避免的杂质为Cu、Fe、Zn、Ni、As、Sb、Cd、Ag、Bi和Ca元素，且不可避免的杂质含量范围是：
Cu含量不大于0.0010重量％；
Fe含量不大于0.0005重量％；
Zn含量不大于0.0004重量％；
Ni含量不大于0.0002重量％；
As含量不大于0.0005重量％；
Sb含量不大于0.0007重量％；
Cd含量不大于0.0002重量％；
Ag含量不大于0.006重量％；
Bi含量不大于0.004重量％；
Ca含量不大于0.0005重量％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种铅蓄电池用板栅合金，其特征在于，所述铅基板栅合金是作为铅蓄电池中极板结构件的材料，是以板栅的形式作为所述电池极板结构件。
6.一种用于制造铅蓄电池的极板，其特征在于，所述极板包括权力要求5所述的板栅。
7.一种阀控密封式铅蓄电池，其特征在于，含有权利要求6所述的极板。
8.一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，用于权利要求1中铅基板栅合金制作，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：
步骤一：选取锡锭和铅锭为原材料。
步骤二：准备0.02-0.5％重量份的锡、及99.5-99.98％重量份与所述的锡对应量份的上述铅；
步骤三：将所述铅放入铅锅中，铅锅是个肚大口小的容器，然后往铅锅内通入惰性气体，排出铅锅内氧气；
步骤四：对铅炉加热至330-360℃使铅熔化，加入所述锡，在无氧氛围中搅拌2-5分钟充分混合。
步骤五：最后打捞铅渣，化验合金成分达到配比要求后浇铸合金锭待用，或者直接生产板栅用铅带，或者直接生产板栅。
9.根据权利要求8所述的一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，其特征在于，所述步骤一中的锡锭的锡含量不低于99.99％，所述铅锭的铅含量不低于99.994％。
10.根据权利要求8所述的一种铅蓄电池用板栅合金制备工艺，其特征在于，所述步骤三中铅锅包括有铅锅主体与铅锅保温盖板(2)以及铅锅口(10)，所述铅锅保温盖板(2)顶部活动连接有活动盖板(1)，所述铅锅保温盖板(2)顶部固定安装有合金液面感应部分(7)、通惰性气体管路(8)、与合金输出管路(6)，所述铅锅保温盖板(2)与铅锅主体之间竖直安装有V型铅液搅拌器(9)，所述铅锅主体内表壁填充有铅锅保温部分(4)，且所述铅锅保温部分(4)上设置有加热部件(3)；所述步骤三中惰性气体优选为不与铅发生反应的气体。
CN202110757889.8A 2021-07-05 2021-07-05 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺 Active CN113471447B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110757889.8A CN113471447B (zh) 2021-07-05 2021-07-05 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110757889.8A CN113471447B (zh) 2021-07-05 2021-07-05 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113471447A true CN113471447A (zh) 2021-10-01
CN113471447B CN113471447B (zh) 2023-08-04

Family

ID=77878158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110757889.8A Active CN113471447B (zh) 2021-07-05 2021-07-05 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113471447B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354190A (zh) * 2022-07-07 2022-11-18 水口山有色金属有限责任公司 一种三元铅基合金及其制备方法与应用

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5532378A (en) * 1978-08-29 1980-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing grid for lead storage battery
CN1345102A (zh) * 2001-09-07 2002-04-17 陈丰和 长寿命电动车用铅酸蓄电池
JP2002203565A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Japan Storage Battery Co Ltd 密閉鉛蓄電池
US20020182500A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-05 Enertec Mexico, S. De R.L. De C.V. Silver-barium lead alloy for lead-acid battery grids
JP2003187791A (ja) * 2001-12-21 2003-07-04 Japan Storage Battery Co Ltd 鉛蓄電池
CN101510609A (zh) * 2009-03-31 2009-08-19 赵恒祥 蓄电池正板栅的合金材料及其制备方法
CN101841032A (zh) * 2010-05-27 2010-09-22 江苏华富控股集团有限公司 一种铅蓄电池负极板的制备方法
CN101921927A (zh) * 2010-07-27 2010-12-22 韦学忠 铅钙锡铝合金的配制工艺
CN102074699A (zh) * 2010-12-23 2011-05-25 江苏理士电池有限公司 一种长寿命铅酸蓄电池板栅铅锡合金
CN104073682A (zh) * 2014-06-27 2014-10-01 浙江天能电池(江苏)有限公司 一种长寿命深循环正极板栅合金及其制备方法
CN105140524A (zh) * 2015-08-28 2015-12-09 天能电池集团有限公司 一种包含铅-石墨烯复合材料的铅蓄电池板栅
CN107579255A (zh) * 2017-07-29 2018-01-12 黄建平 一种铅蓄电池正极板栅合金及其制备方法
CN109075346A (zh) * 2016-08-26 2018-12-21 日立化成株式会社 铅蓄电池、以及铸造板栅及其制造方法
CN208297221U (zh) * 2018-06-21 2018-12-28 湖北金洋冶金股份有限公司 一种制备铅合金标样的装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5532378A (en) * 1978-08-29 1980-03-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing grid for lead storage battery
JP2002203565A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Japan Storage Battery Co Ltd 密閉鉛蓄電池
US20020182500A1 (en) * 2001-06-04 2002-12-05 Enertec Mexico, S. De R.L. De C.V. Silver-barium lead alloy for lead-acid battery grids
CN1345102A (zh) * 2001-09-07 2002-04-17 陈丰和 长寿命电动车用铅酸蓄电池
JP2003187791A (ja) * 2001-12-21 2003-07-04 Japan Storage Battery Co Ltd 鉛蓄電池
CN101510609A (zh) * 2009-03-31 2009-08-19 赵恒祥 蓄电池正板栅的合金材料及其制备方法
CN101841032A (zh) * 2010-05-27 2010-09-22 江苏华富控股集团有限公司 一种铅蓄电池负极板的制备方法
CN101921927A (zh) * 2010-07-27 2010-12-22 韦学忠 铅钙锡铝合金的配制工艺
CN102074699A (zh) * 2010-12-23 2011-05-25 江苏理士电池有限公司 一种长寿命铅酸蓄电池板栅铅锡合金
CN104073682A (zh) * 2014-06-27 2014-10-01 浙江天能电池(江苏)有限公司 一种长寿命深循环正极板栅合金及其制备方法
CN105140524A (zh) * 2015-08-28 2015-12-09 天能电池集团有限公司 一种包含铅-石墨烯复合材料的铅蓄电池板栅
CN109075346A (zh) * 2016-08-26 2018-12-21 日立化成株式会社 铅蓄电池、以及铸造板栅及其制造方法
CN107579255A (zh) * 2017-07-29 2018-01-12 黄建平 一种铅蓄电池正极板栅合金及其制备方法
CN208297221U (zh) * 2018-06-21 2018-12-28 湖北金洋冶金股份有限公司 一种制备铅合金标样的装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李党国: "锡含量对铅锡合金在硫酸溶液中钝化膜性能的影响", 《中国科学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115354190A (zh) * 2022-07-07 2022-11-18 水口山有色金属有限责任公司 一种三元铅基合金及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN113471447B (zh) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI628291B (zh) 鉛基合金及其相關製程及產品
CN101656312B (zh) 高能量蓄电池板栅用合金材料及其制备方法
Zhong et al. Evaluation of lead—calcium—tin—aluminium grid alloys for valve-regulated lead/acid batteries
CN105177354B (zh) 一种免维护铅酸蓄电池用正极板栅合金
CN111755662B (zh) 一种多元复合合金负极材料及其制备方法
CN109786754B (zh) 一种铅钙锡铜稀土合金的铅酸蓄电池正板栅及其制作方法
CN101685863A (zh) 一种蓄电池用稀土合金铅板栅材料
CN113471447B (zh) 一种铅蓄电池用板栅合金及其制备工艺
CN103280565A (zh) 一种铝合金阳极材料及其制备方法
CN103985879B (zh) 一种铅钙锡铝正极板栅合金及其制备方法
CN107881356A (zh) 一种铅酸蓄电池用银合金正极板栅及其制备方法
CN111705337B (zh) 一种熔盐原电池法制备铅钙母合金的方法
CN107579255A (zh) 一种铅蓄电池正极板栅合金及其制备方法
CN102329982A (zh) 一种铅锑稀土正极板栅合金及其制备方法
CN100355920C (zh) 板栅合金及制备方法
CN101824562A (zh) 铅酸蓄电池正极板栅合金材料
Manders et al. Lead/acid battery technology
CN108808010A (zh) 一种电动助力车铅蓄电池正极板栅合金及其制备方法
CN102044707A (zh) 电动车用高能量密封型免维护铅酸蓄电池
CN104611571B (zh) 一种转炉硝渣冶炼工艺
CN106025387A (zh) 富液式免维护动力型铅酸蓄电池及其制造方法
CN102403487A (zh) 一种电动自行车用铅酸蓄电池正极的制备方法
CN102340042A (zh) 一种太阳能光伏电池
CN2786796Y (zh) 楔子形极板
CN1035197C (zh) 铅硒多元合金及其冶炼方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant