CN1147700A - 铅酸蓄电池负极泡沫铅板栅的制作方法 - Google Patents

铅酸蓄电池负极泡沫铅板栅的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种铅酸蓄电池的新型负极板栅-泡沫Pb板栅的制造方法，其特征是多孔的泡沫铜(孔隙率90～95％)为基体。在其表面上电镀一层Pb-Sn合金，经过热处理后，再电镀上一层纯Pb，就制成了一种多孔的泡沫Pb板栅，这种板栅重量为普通浇铸合金板栅的1/3，其外表面积是普通板栅的4-5倍，制成电池后，其容量可提高10％以上，而重量比能量分别提高30-70％。

Description

铅酸蓄电池负极泡沫铅板栅的制作方法
本发明是铅酸蓄电池新型泡沫Pb负极的制造方法方法。
铅酸蓄电池广泛用于交通、电力、通讯、家电、矿灯等多种领域，是目前市场上用量最大的二次电池。随着科学技术的进步，特别是电动车电源的需要，对铅酸电池性能的要求越来越高，急需开发一种重量轻、容量大、寿命长，并能大电流放电的新一代铅酸(L-A)蓄电池。目前国内外相继开发的新型L-A电池有：采用导电塑料作板栅，以减轻L-A电池的重量，并提高其重量比能量的塑料板栅L-A电池；变革传统结构的双极性L-A蓄电池，以提高重理比能量，减少内阻，加大放电电流，据报导，美国已制成重量比能量达到55Wh/kg的电池；没有板栅的铅布电池，在玻璃纤璃维包覆上铅，并织成布，然后涂上铅膏，成为极板，其重量比能量可达41Wh/kg，并可循环900次；选用新型保持电解液材料-颗粒SiO2的阀控密闭电池，可减少内阻，提高放电电流，并能延长电池寿命；以拉网铜镀铅作为L-A电池的负极板栅，以减轻电池重量和提高大电流放电性能。但以上电池目前仍处于试用阶段，市场上尚未见到大批量应用。
本发明的目的是提供一种与传统浇铸法制造铅合金板栅截然不同的新型负极板栅的制造方法。
本发明是以多孔泡沫铜为基体，采用电镀的方法，在泡沫铜表面上镀一层Pb-Sn合金，经过热处理后，再镀一层纯Pb，这样就制成了一种铜基多孔的泡沫Pb板栅(以下简称泡沫Pb板栅)，在涂上活性物质-铅膏以后，即制得了泡沫Pb负极。应该指出，这种极板只能作为L-A电池的负极极板使用。
本发明的负极极板的优点如下：重量轻，泡沫Pb栅与相同几何尺寸的Pb-Ca合金板栅比较，重量减轻70％，制成负极后，泡沫Pb板栅是多孔的，有非常大的外表面面积，是传统板栅的4-5倍，因而增加了板栅与活性物质的接触，也增加了板栅的导电能力减少了内阻，提高了充电效率和活性物质的利用率；该泡沫Pb负极板的容量大，在不同放电电流下，比一般负极板容量提高10-50％；该泡沫负极板的重量比能量在不同放电电流下比普通负极板提嵩35-75％；该泡沫Pb负极板栅耐腐蚀、寿命长。经模瓜试验，其循环寿命可达1000次以上。
例1
剪裁60×40×3.5(mm)的泡沫铜基体(孔隙率95％)，在其上部焊上铅条作为极耳，在氟硼酸锡与氟硼酸铅中电镀上一层Pb-Sn表面层，其厚度约为0.1-0.5mm，然后在200℃以下热处理10分钏左右，最后在氟硼酸铅溶液中电镀上一层纯Pb(厚度为0.1-0.5mm)，即为泡沫Pb负极板栅。应用一般传统工艺涂上负极活性物质(铅膏)后经干燥、化成即为泡沫Pb负极板栅。
用这种泡沫Pb负极板，与传统的Pb-Ca(或Pb-Sn)合金板栅负极相比，其各组份的重量分配如表1.
表1
泡沫Pb负极     Pb-Ca负极
  板栅量W(g)     8.07      24.97
  铅膏量W(g)     29.40      32.10
  负极板总量(g)     37.47      57.07
可见泡沫Pb板栅比普通板栅重量轻了69％，泡沫Pb负极板比普通负极板的重量轻了34％。
使用上述两类负极板，配以足够量的正极板，组装成电池，两类负极的比容量、比能量列于表2及图1、图2，图1中曲线1为泡沫Pb负极，曲线2为Pb-Ca负极，图2中曲线3为泡沫Pb负极，曲线4为Pb-Ca负极。
表2
  放电电流(A)     0.3     0.6     0.8     1.0     1.2
泡沫Pb负极比容量(Ah/kg)     54.7     41.6     37.8     33.9     30.4
 Pb-Ca负极比容量(Ah/kg)     35.4     22.4     18.8     12.0     7.6
泡沫Pb负极比能量(Wh/kg)    109.4     83.2     75.6     67.g     60.8
 Pb-Ca负极比能量(Wh/kg)    70.8     44.8     37.6     24.0     15.2
    增长率(％)     35.3     46.2     48.1     64.6     75.0
图1为不同电流(A)的重量比容量(Ah/kg)，图2为不同电流(A)的重量比能量(Wh/kg)，从表1及图1、图2可明显地看出，泡沫负极板的比容量、比能量均比普通负极高出30％～75％(不同放电电流)。并且放电电流越大，这种优势越明显，说明泡添Pb负极非常适合于蓄电池的大电流放电。
例2取70×37×5mm泡沫铜按例1的方法制成泡沫Pb负极，并与相同大小的Pb-Ca合金板栅制成的负极比较，如表3。
表3
   板栅重量(g)   铅膏重量(g)   负极总重量(g)
  泡沫Pb负极板      8.5     35.5     44
  Pb-Ca负极板      26     33     59
将两种负极板配以足够量的正极板组成电池后，以2A电源下放电，测定其容量，结果于表4。
表4
泡沫Pb负极  Pb-Ca负极 提高率(％)
容量(Ah)  1.05  0.90 14
比能量(Wh/kg)  47.8  30.5 36
可见，泡沫Pb负极电池比普通电池在容量上提高14％，比能量提高36％。

Claims (7)

1.一种高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于用泡沫铅作为板栅，涂上负极活性物质后，制成的铅酸蓄电池负极板。
2.按权利要求1所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于泡沫Pb板栅是由多孔泡沫Cu，经过镀Pb-Sn及热外理和镀Pb三个步骤制造的。
3.按权利要求2所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于泡沫Cu的孔隙率为80～95％，孔径为1-3mm。
4.按权利要求2所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于泡沫Cu上镀Pb-Sn时是在Pb(BF4)2和Sn(BF4)2溶液中进行的，其Pb-Sn的镀层厚度为0.1～1mm。
5.按权利要求2所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于镀Pb-Sn后进行热处理时，处理温度为160-220℃，时间为5-10分钟。
6.按权利要求2所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于热处理后的镀Pb-Sn板栅在Pb(BF4)2液中镀Pb，镀Pb的厚度为0.1～1mm。
7.按权利要求2、3、4、5、6所述的高容量铅酸蓄电池的负极板栅的制造方法，其特征在于制成的泡沫Pb负极板栅在涂入负极活性物质后，即制成泡沫Pb负极。
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