CN113948696A - 一种数据中心用高倍率电池负极活性物质及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，包括铅粉、粘结剂、硫酸、去离子水、硫酸钡、木素和添加剂；添加剂各组分质量百分比含量为：碳纤维34％～36％，气相法二氧化硅17％～18％，KS15石墨粉46％～49％；负极活性物质中各组分的质量百分比含量为：铅粉78％～80％，粘结剂0.1％～0.2％，密度为1.35～1.40g/ml的硫酸8.5％～9.0％，去离子水9.5％～10.5％，硫酸钡0.8％～1.0％，木素0.2％～0.3％，添加剂1.0％～1.5％。本发明通过高倍率电池负极活性物质，使电池放电倍率增加50％；与数据中心UPS(及HVDC)配套使用，循环寿命比现有电池提高一倍左右。

Description

一种数据中心用高倍率电池负极活性物质及制备方法
技术领域
本发明属于电池制作技术领域，具体涉及一种数据中心用高倍率电池负极活性物质及制备方法。
背景技术
随着社交网站、微信、网购等互联网应用不断加快，海量数据正在众多领域不断产生、积累，这促进了数据中心的发展，数据中心的发展离不开备电系统，铅酸蓄电池是数据中心备电系统的关健部件，每年数据中心备电系统用铅酸蓄电池投资都在数十亿人民币，但其寿命一般在五年以下，到时间就需要更换，否则可能会导致备电系统的安全性下降。
因此，大数据时代需要一种更经济、寿命更长的高倍率铅酸蓄电池，以适应数据中心建设发展的需要。高倍率铅酸蓄电池的倍率性能及寿命，负极活性物质起到主要作用。
发明内容
有鉴于此，本发明期望提供一种数据中心用高倍率电池负极活性物质及制备方法，能够克服现有铅酸蓄电池高倍率性能差、寿命短的缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，包括铅粉、粘结剂、硫酸、去离子水、硫酸钡、木素和添加剂；所述添加剂为组合物，各组分质量百分比含量为：碳纤维34％～36％，气相法二氧化硅17％～18％，KS15石墨粉46％～49％；所述电池负极活性物质中各组分的质量百分比含量为：铅粉78％～80％，粘结剂0.1％～0.2％，密度为1.35～1.40g/ml的硫酸8.5％～9.0％，去离子水9.5％～10.5％，硫酸钡0.8％～1.0％，木素0.2％～0.3％，添加剂1.0％～1.5％。
进一步地，所述粘结剂为涤纶短纤维。
这里，所述添加剂为高倍率添加剂，通过在铅酸蓄电池中加入该高倍率添加剂，且严格限定添加剂组分含量，科学配比，完善工艺，制成高倍率电池负极活性物质，使电池放电倍率增加50％；此外，使用该高倍率添加剂制成的电池与数据中心UPS(及HVDC)配套使用，循环寿命比现有电池提高一倍左右。
本发明还另外提供了一种数据中心用高倍率电池负极活性物质的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳纤维、气相法二氧化硅和KS15石墨粉按比例混和，充分搅拌后制得添加剂；
(2)负压状态下，按比例将铅粉、粘结剂、硫酸钡、木素和添加剂混合，在干燥状态下充分搅拌5～7分钟，随后在5～7分钟内匀速加入去离子水，边加入边搅拌，加完水后，继续搅拌5～6分钟，再加入密度为1.35～1.40g/ml的硫酸，加酸时间为15～16分钟，加酸后继续搅拌5～10分钟，制得铅膏；和膏过程中控制温度为55～65℃，出膏时温度为50～55℃。
本发明有益效果如下：1)本发明通过在铅酸蓄电池中加入特定的高倍率添加剂，且严格限定添加剂组分含量，科学配比，完善工艺，制成高倍率电池负极活性物质，使电池放电倍率增加50％；2)本发明与数据中心UPS(及HVDC)配套使用，循环寿命比现有电池提高一倍左右。
附图说明
图1为本发明实施例一种数据中心用高倍率电池负极活性物质各组分及质量百分比含量表；
图2为本发明实施例一种数据中心用高倍率电池负极活性物质中添加剂各组分及质量百分比含量表。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
一、实施例
图1为本发明实施例一种数据中心用高倍率电池负极活性物质各组分及质量百分比含量表，图2为本发明实施例一种数据中心用高倍率电池负极活性物质中添加剂各组分及质量百分比含量表。
实施例1：
如图1、图2所示，一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，包括铅粉、粘结剂、硫酸、去离子水、硫酸钡、木素和添加剂；所述添加剂为组合物，各组分质量百分比含量为：碳纤维34％，气相法二氧化硅18％，KS15石墨粉48％；
所述电池负极活性物质中各组分的质量百分比含量为：铅粉80％，粘结剂0.1％，密度为1.35～1.40g/ml的硫酸8.5％，去离子水9.5％，硫酸钡0.8％，木素0.2％，添加剂1.0％。
所述粘结剂为涤纶短纤维。
实施例1一种数据中心用高倍率电池负极活性物质的制备方法如下：
(1)将碳纤维、气相法二氧化硅和KS15石墨粉按图2第一行的比例混和，充分搅拌后制得耐高倍率添加剂；
(2)在负压状态下，按图1第一行比例将铅粉、粘结剂、硫酸钡、木素和高倍率添加剂混合，在干燥状态下搅拌7分钟，随后在7分钟内匀速加入去离子水，边加入边搅拌，加完水后，继续搅拌6分钟，再加入密度为1.35～1.40g/ml的硫酸，加酸时间为16分钟，加酸后继续搅拌8分钟，制得铅膏；和膏过程中控制温度为60℃，出膏时温度为53℃。
实施例2：
如图1、图2所示，一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，包括铅粉、粘结剂、硫酸、去离子水、硫酸钡、木素和添加剂；所述添加剂为组合物，各组分质量百分比含量为：碳纤维36％，气相法二氧化硅17％，KS15石墨粉47％；
所述电池负极活性物质中各组分的质量百分比含量为：铅粉78％，粘结剂0.2％，密度为1.35～1.40g/ml的硫酸9.0％，去离子水10.0％，硫酸钡1.0％，木素0.3％，添加剂1.5％。
所述粘结剂为涤纶短纤维。
实施例2一种数据中心用高倍率电池负极活性物质的制备方法如下：
(1)将碳纤维、气相法二氧化硅和KS15石墨粉按图2第二行的比例混和，充分搅拌后制得耐高倍率添加剂；
(2)在负压状态下，按图1第二行比例将铅粉、粘结剂、硫酸钡、木素和高倍率添加剂混合，在干燥状态下搅拌5分钟，随后在5分钟内匀速加入去离子水，边加入边搅拌，加完水后，继续搅拌5分钟，再加入密度为1.35～1.40g/ml的硫酸，加酸时间为15分钟，加酸后继续搅拌7分钟，制得铅膏；和膏过程中控制温度为60℃，出膏时温度为53℃。
二、试验对比
1、电池制备
按照本发明实施例提供的负极活性物质，用常规工艺制作极板并组装制作6-GFMHR-800高倍率阀控密封铅酸蓄电池。实施例1与实施例2制作样品电池各24只，以10hr容量计算，所制备的电池正极活性物质干重为15.6g/Ah，负极活性物质干重为11.3g/Ah。制备的活性物质的重量控制公差均为±7g，设计容量公差为38min。注入密度1.230g/ml(25℃)的硫酸，采用内化成四充三放制式，化成结束后，静置48小时，从实施例1与实施例2中制作的48只电池中，随机抽取各6只分别进行高倍率环境下循环寿命试验，同时抽检原有技术生产的阀控密封铅酸蓄电池进行对比检测，检测设备采用迪卡龙公司生产的100V600A蓄电池循环检测仪。
2、功率性能对比
功率测试方法：在25℃环境中，以恒功率800W/单格放电至终止电压1.67V/单格，实施例1生产的电池组放电时间为15.5分钟，实施例2生产的电池组放电时间为15.7分钟，原有技术生产的电池放电时间为7.6分钟，本专利生产的电池同样功率放电时间比原有技术生产的电池要多近50％。
3、高倍率循环寿命试验
循环寿命测试方法：在25℃环境中，以恒压14.1V、限流30A充电16h，再以恒功率800W/单格放电至终止电压1.67V/单格为一个循环，当整组电池的放电时间低于12分钟时，寿命终止。
(1)衰减速度
实施例1生产的电池组循环前20次，放电时间平稳，均大于15分钟，第20次放电时间为15.4分钟，循环至第120次时，放电时间为14.6分钟，实施例2生产的电池组循环前20次，放电时间平稳，均大于15分钟，第20次放电时间为15.6分钟，循环至第120次时，放电时间为14.8分钟，而原有技术生产的电池循环至第120次时放电时间为5.1分钟，本专利生产的电池衰减速度明显比原有技术生产的电池小。
(2)循环次数
两组样品电池循环寿命终止时，实施例1制作的电池循环次数为501次，实施例2制作的电池循环次数为542次，原有技术生产的电池循环寿命只有247次，寿命大大提高。
从上述试验结果可以说明，采用本发明提供的负极活性物质，能够提高电池放电倍率性能，以及循环寿命性能。
以上所涉及器件的具体型号不作限制及详细描述，以上所涉及器件的深入连接方式不作详细描述，作为公知常识，本领域的技术人员能够理解。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，其特征在于，包括铅粉、粘结剂、硫酸、去离子水、硫酸钡、木素和添加剂；所述添加剂为组合物，各组分质量百分比含量为：碳纤维34％～36％，气相法二氧化硅17％～18％，KS15石墨粉46％～49％；所述电池负极活性物质中各组分的质量百分比含量为：铅粉78％～80％，粘结剂0.1％～0.2％，密度为1.35～1.40g/ml的硫酸8.5％～9.0％，去离子水9.5％～10.5％，硫酸钡0.8％～1.0％，木素0.2％～0.3％，添加剂1.0％～1.5％。
2.根据权利要求1所述的一种数据中心用高倍率电池负极活性物质，其特征在于，所述粘结剂为涤纶短纤维。
3.一种如权利要求1或2所述数据中心用高倍率电池负极活性物质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳纤维、气相法二氧化硅和KS15石墨粉按比例混和，充分搅拌后制得添加剂；
(2)负压状态下，按比例将铅粉、粘结剂、硫酸钡、木素和添加剂混合，在干燥状态下充分搅拌5～7分钟，随后在5～7分钟内匀速加入去离子水，边加入边搅拌，加完水后，继续搅拌5～6分钟，再加入密度为1.35～1.40g/ml的硫酸，加酸时间为15～16分钟，加酸后继续搅拌5～10分钟，制得铅膏；和膏过程中控制温度为55～65℃，出膏时温度为50～55℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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