CN1655382A - 矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物 - Google Patents

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Abstract

密封铅酸蓄电池未能应用于矿灯的最主要原因是密封铅酸蓄电池的循环使用寿命短不能满足井下矿灯的要求，用于矿灯的密封铅酸蓄电池的主要失效原因是密封铅酸蓄电池正极活性物质的软化失效。本发明提出一种新型密封蓄铅酸电池正极活性物质组合物，该组合物提高了电池的容量，提高了正极活性物质组合物质抗软化、抗脱落的能力，用以生产的矿灯用密封铅酸蓄电池的重量比能量达到50Wh/kg，实现了密封铅酸蓄电池高比能量。在正常使用情况下，密封铅酸电池使用寿命达到500次以上。

Description

矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物
技术领域：我国已成为世界第一大产煤国，全国仅煤矿工人超过1000万人，加上其它矿山从事井下工作的人数，总共近两千万人。然而由于井下条件的特殊性，绝大多数井下作业的照明工具是矿灯，为此，矿灯的用量每年超过1000～2000万只。矿灯用高能量密封铅酸蓄电池的性能尤其是使用寿命主要取决于电池正极活性物质组合物。本发明属于新材料领域。
背景技术：几十年来矿灯的电源一直采用普通铅酸电池，普通铅酸电池由于其性能稳定、可靠、价格低廉，得到普通认可。但是普通铅酸电池在工作中存在非常严重的缺陷，主要是在充电过程中会产生大量的酸雾，严重污染环境，还需要对电池进行定期加液、维护，在使用过程中，常常会出现逸漏硫酸电解液的现象，烧伤工人、严重危害工人的健康。因此，克服普通铅酸电池的上述缺陷成为矿灯用铅酸电池研究领域一项重要任务。密封铅酸电池的问世克服了普通铅酸电池的缺陷，密封铅酸蓄电池在通讯、电力、铁路等领域成功的取代了普通铅酸电池。但二十多年来，密封铅酸蓄电池没能取代矿灯使用的普通铅酸电池，其原因主要是在矿灯的使用条件下，密封铅酸蓄电池的使用寿命，不能满足矿灯的需要。密封铅酸蓄电池使用寿命短的主要原因是密封铅酸蓄电池的正极活性物质软化、失效，因此，提高正极活性物质抗软化抗脱落的性能，是提高矿灯用密封铅酸蓄电池使用寿命的关键。
发明内容：本发明提出一种新型矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，使矿灯用密封铅酸蓄电池实现高能量、长寿命。本发明的目的是这样实现的100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.01～0.6kg羧甲基纤维素，加入0.01～0.5kg粒度为800目的异性石墨，加入0.01～0.6kg的CoSO4，加入0.01～0.6kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至正极活性物质的视比重为4.22～4.26g/cm3，涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
具体实施方式：
实施例：
1、采用标准的4V8Ah矿灯用密封铅酸电池外壳。
2、正极板栅材料为100kgPb粉+0.08kgCa+0.02kgAl+0.03kgCu+1.0kgSn。
3、正极活性物质组合物为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.16g/cm3硫酸溶液12L，加入0.04kg的羧甲基纤维素，加入0.2kg粒度为800目的异性石墨，加入0.03kg的CoSO4，加入0.02kg的PiccnolA200·A201。
4、负极板栅材料为100kgPb粉+0.09kgCa+0.02kgAl+0.03kgCu+0.9kgSn+0.15kgBi。
5、负极活性物质组合物为100kgPb(粉)+0.4kgBaSO4+0.3kg本素磺酸纳+0.3kg异性石墨+0.4kgPTFE，加入密度为1.15～1.16g/cm3的H2SO4溶液12L，用纯水调至视比重为4.25g/cm3。
6、经过电池常规生产工艺：涂板→固化→化成→装配→注液，生产出4V8Ah(外壳标准)矿灯用高能量密封铅酸蓄电池。
测试结果如下：
序号 测试项目   标准MT26-1998和JISC8707-1992 测试结果
    1     0.7A放电时间     ≥11h     33h
2 10h率容量 ≥8Ah 23.1Ah
    3     1CA放电     ≥27分钟     150分钟
    4     密封反应效率     ≥90     98
    5     循环寿命     ≥350次     ＞500次

Claims (10)

1、本发明提出一种矿灯用高能量密封铅酸蓄电池的正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.01～0.6kg的羧甲基纤维素，加入0.01～0.5kg粒度800目的异性石墨，加入0.01～0.6kg的CoSO4，加入0.01～0.6kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
2、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.01～0.2kg的羧甲基纤维素，加入0.01～0.2kg粒度800目的异性石墨，加入0.01～0.3kg的CoSO4，加入0.01～0.2kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
3、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.2～0.6kg的羧甲基纤维素，加入0.2～0.5kg粒度800目的异性石墨，加入0.3～0.6kg的CoSO4，加入0.2～0.6kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
4、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.2～0.3kg的羧甲基纤维素，加入0.2～0.25kg粒度800目的异性石墨，加入0.3～0.4kg的CoSO4，加入0.3～0.35kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
5、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.05kg的羧甲基纤维素，加入0.2kg粒度800目的异性石墨，加入0.05kg的CoSO4，加入0.15kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
6、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.02kg的羧甲基纤维素，加入0.15kg粒度800目的异性石墨，加入0.02kg的CoSO4，加入0.2kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
7、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.01kg的羧甲基纤维素，加入0.18kg粒度800目的异性石墨，加入0.02kg的CoSO4，加入0.1kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
8、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.04kg的羧甲基纤维素，加入0.2kg粒度800目的异性石墨，加入0.03kg的CoSO4，加入0.02kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
9、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.02kg的羧甲基纤维素，加入0.2kg粒度800目的异性石墨，加入0.05kg的CoSO4，加入0.1kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
10、按照权利要求1所述的矿灯用高能量密封铅酸蓄电池正极活性物质组合物，其组成为：100kg铅粉(铅粉的氧化度控制在78～80％，铅粉视比重控制在1.3～1.46g/cm3，铅粉的吸水率控制在95～100ml/kg，铅粉的吸酸值控制在0.2～0.3g)，加入密度为1.15～1.16g/cm3硫酸溶液10～12L，加入0.01kg的羧甲基纤维素，加入0.15kg粒度800目的异性石墨，加入0.03kg的CoSO4，加入0.05kg的PiccnolA200·A201，
用纯水调至铅膏的视比重为4.22～4.26g/cm3涂于正极板栅，制成正极板(生极板)，再经过固化、化成工艺成为正板熟板，便可以组装电池。
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