WO2012121627A1 - Paste for the negative electrode of a lead-acid battery and method for manufacturing said paste - Google Patents

Paste for the negative electrode of a lead-acid battery and method for manufacturing said paste Download PDF

Info

Publication number
WO2012121627A1
WO2012121627A1 PCT/RU2012/000158 RU2012000158W WO2012121627A1 WO 2012121627 A1 WO2012121627 A1 WO 2012121627A1 RU 2012000158 W RU2012000158 W RU 2012000158W WO 2012121627 A1 WO2012121627 A1 WO 2012121627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lead
paste
mass
battery
expander
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000158
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Ольга Геннадьевна НИКИТИНА
Игорь Леонидович КОПТЕЛОВ
Андрей Анатольевич УСКОВ
Original Assignee
Общеcтво С Ограниченной Отвественностью "Новогородская Аккумуляторная Компания"
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 Общеcтво С Ограниченной Отвественностью "Новогородская Аккумуляторная Компания" filed Critical Общеcтво С Ограниченной Отвественностью "Новогородская Аккумуляторная Компания"
Publication of WO2012121627A1 publication Critical patent/WO2012121627A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • H01M4/16Processes of manufacture
    • H01M4/20Processes of manufacture of pasted electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/627Expanders for lead-acid accumulators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering, in particular to the compositions of pastes for negative electrodes of stationary lead-acid batteries and the technology for their manufacture.
  • Known paste for the negative electrode of a lead battery consisting of lead powder, sulfuric acid and an expander containing a barium component based on tanning agent; in order to increase and stabilize the capacitance in the starter discharge modes, this component was taken in the form of barium salt of a synthetic tanning agent, SU 359712.
  • a tanning agent 20 ⁇ 4 or BNF is used as a tanning agent.
  • the expander is introduced in an amount of 0.1 to 3%, calculated on the dry matter to the weight of the lead powder.
  • the content of sulfuric acid monohydrate reaches 36-50%.
  • the disadvantage of this technical solution is the low porosity of the resulting active mass due to the use of a barium component based on a tanning agent, which is a gummy thick substance, as an expander; upon drying, the porosity and mechanical strength of the active mass are insufficient.
  • the resulting active mass is solid, but very fragile.
  • Paste according to SU 395712 can be used for electrodes of small thickness, used, for example, in car batteries.
  • a surfactant sodium lignosulfonate
  • PbO x PbS0 4 monobasic lead sulfate
  • the recovery of lead sulfate during the battery charge is not uniform in the volume of the electrode, which prevents the effective recovery of lead sulfate into sponge lead during battery charging and reduces its capacity.
  • lead powder is first poured into the mixer and sulfuric acid is then poured immediately after it, and then separately water is added.
  • an expander is introduced simultaneously with the lead powder.
  • the disadvantage of this method is the formation of a large amount of monobasic lead sulfate due to the fact that H2SO4 is immediately introduced into the lead powder, which leads to rapid irreversible sulfation of the active mass and, consequently, loss of battery capacity.
  • the objective of the invention in terms of substance is to prevent premature loss of electrical capacity of the battery and extend its service life.
  • the objective of the invention in terms of a method of manufacturing a paste for a negative electrode of a lead-acid battery is to reduce the formation of monobasic lead sulfate and, accordingly, to prevent loss of battery capacity.
  • the expander in terms of the substance in the paste for the negative electrode of a lead-acid battery containing lead powder, H2SO4, an expander comprising BaS0 4 and sodium lignosulfonate, as well as water, the expander additionally contains gas soot, in the following ratio, wt.%:
  • the paste may further comprise polyvinyl chloride fiber in an amount of 0.03-0.06 mass%.
  • the paste may additionally contain polyvinyl chloride fiber, in this example, 3 to 4 mm long, in an amount of 0.03 to 0.06 mass%, which provides an increase in the mechanical strength of the paste.
  • the lead powder and expander are first mixed 8-15 minutes, then add water, mix the mixture for 8-15 minutes, then add H 2 S0 4 at a rate of 0.7-0.8 l / min with stirring, while maintaining the temperature of the mixture within 30-70 ° C.
  • the paste for the negative electrode of a lead-acid battery contains lead powder in the form of lead acid.
  • the content of sulfuric acid is less than 8 wt.%, Conditions arise that contribute to the formation of monobasic sulfate lead, with a sulfuric acid content of more than 10 wt.%, the conditions for the formation of tribasic lead sulfate are worsened.
  • the sulfuric acid content is in the range of 8-10 wt.%, The primary formation of tribasic lead sulfate occurs, which reduces the irreversible sulfation of the active mass of the electrode.
  • the content of sodium lignosulfonate is more than 0.2 wt.%, Adsorption of anions on sulfates occurs. As a result of this process, the resulting large crystalline lead sulfate closes the pores. In addition, the content of sodium lignosulfonate in excess of 0.2 wt.% Promotes the appearance of shrinkage of the active mass.
  • Gas soot is introduced in this composition to increase the porosity of the active mass, as well as to control the rate of delivery of surfactants to the crystallization centers of metallic lead. It also contributes to a certain decrease in the final charging voltage of the battery, taking over an excess of surfactants.
  • Water in a specific example, deionized, is added in order to create the desired consistency of the paste, as well as to maintain the pH of the paste within the required limits.
  • the pH of the paste will be insufficient for the conversion of lead oxide to tribasic lead sulfate; in addition, an insufficient amount of water contributes to the rapid hardening of the paste and, therefore, the paste becomes unsuitable for spreading on the down conductor.
  • the pH increases, it becomes possible to form PbOPbS0 4 or PbS0 4 .
  • the lead powder and the expander are first mixed, the mixture is stirred for 8-15 minutes to achieve a better distribution of the expander in the lead powder. After that, water is added. When water is added, the mixture is well mixed for 8-15 minutes so that the lead is oxidized before the introduction of H 2 S0 4 and an alkaline medium forms: PbOn-OH. Only after that, sulfuric acid is added to the alkaline medium at a rate of 0.7 - 0.8 l / min. As sulfuric acid is neutralized during the mixing of the paste, tribasic lead sulfate is formed.
  • the indicated rate of introduction of H 2 S0 4 corresponds to the reaction rate of the solid-state transition PbOPbS0 4 -> 3PbOPbS0 4 H 2 0 with increasing paste pH, which reduces the formation of monobasic lead sulfate and prevents the loss of battery capacity.
  • the temperature of the mixture in the manufacture of paste is maintained within the range of 30 - 70 ° C.
  • the proposed paste manufacturing technology can significantly reduce the formation of monobasic lead sulfate, which helps to prevent loss of battery capacity.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The inventions relate to electrical engineering, and specifically to paste compositions for the negative electrodes of stationary lead-acid batteries and to the technology for manufacturing said compositions. A paste for the negative electrode of a lead-acid battery, the paste comprising lead powder, H2SO4, an expander, including BaSO4, sodium lignosulphonate, and also water, additionally comprises gas black, with the following ratio of components: 8-10% by mass of H2SO4; 0.3-0.5% by mass of BaSO4; 0.1-0.2% by mass of sodium lignosulphonate; 0.2-0.3% by mass of gas black; 7-8% by mass of water; the remainder being lead powder, wherein the particle size of BaSО4 does not exceed 10 nm; the paste may additionally comprise polyvinyl chloride fibre in an amount of 0.03-0.06% by mass. In a method for manufacturing the paste for the negative electrode of a lead-acid battery by mixing lead powder, H2SO4 and an expander, first of all the lead powder and expander are mixed for 8-15 min, then water is added, the mixture is stirred for 8-15 min, after which H2SO4 is added at a rate of 0.7-0.8 l/min with stirring, wherein the temperature of the mixture is maintained within the range of 30-70°С. The premature loss of electrical capacitance of the battery is prevented and the service life of said battery extended; the formation of monobasic lead sulphate is reduced and, accordingly, the loss of capacitance of the battery is prevented.

Description

Паста для отрицательного электрода свинцово- ислотного аккумулятора и способ ее изготовления  Paste for a negative electrode of a lead-acid battery and method for its manufacture
Область техники Technical field
Изобретения относятся к электротехнике, а именно к составам паст для отрицательных электродов стационарных свинцово- кислотных аккумуляторов и технологии их изготовления. The invention relates to electrical engineering, in particular to the compositions of pastes for negative electrodes of stationary lead-acid batteries and the technology for their manufacture.
Предшествующий уровень техники State of the art
Известна паста для отрицательного электрода свинцового аккумулятора, состоящая из свинцового порошка, серной кислоты и расширителя, содержащего бариевую составляющую на основе дубителя; с целью повышения и стабилизации емкости на стартерных режимах разряда, указанная составляющая взята в виде бариевой соли синтетического дубителя, SU 359712. В качестве дубителя используется дубитель 20 Ν» 4 или БНФ. Расширитель вводится в количестве 0,1 - 3% в пересчете на сухое вещество к весу свинцового порошка. Содержание моногидрата серной кислоты достигает 36-50%. Недостатком данного технического решения является малая пористость получаемой активной массы ввиду использования в качестве расширителя бариевой составляющей на основе дубителя, представляющего собой клеевидное густое вещество; при высыхании пористость и механическая прочность активной массы недостаточны. Получаемая активная масса твердая, но весьма хрупкая. Паста по SU 395712 может использоваться для электродов небольшой толщины, используемых, например, в автомобильных аккумуляторах. Known paste for the negative electrode of a lead battery, consisting of lead powder, sulfuric acid and an expander containing a barium component based on tanning agent; in order to increase and stabilize the capacitance in the starter discharge modes, this component was taken in the form of barium salt of a synthetic tanning agent, SU 359712. A tanning agent 20 Ν 4 or BNF is used as a tanning agent. The expander is introduced in an amount of 0.1 to 3%, calculated on the dry matter to the weight of the lead powder. The content of sulfuric acid monohydrate reaches 36-50%. The disadvantage of this technical solution is the low porosity of the resulting active mass due to the use of a barium component based on a tanning agent, which is a gummy thick substance, as an expander; upon drying, the porosity and mechanical strength of the active mass are insufficient. The resulting active mass is solid, but very fragile. Paste according to SU 395712 can be used for electrodes of small thickness, used, for example, in car batteries.
Известна паста для отрицательного электрода свинцово- кислотного аккумулятора, содержащая свинцовый порошок, серную кислоту, расширитель, включающий сульфат бария и лигносульфонат натрия, а также воду; лигносульфонат натрия составляет 0,1 - 0,3 % к весу свинцового порошка, SU 199941.  Known paste for the negative electrode of a lead-acid battery containing lead powder, sulfuric acid, an expander, including barium sulfate and sodium lignosulfonate, as well as water; Sodium lignosulfonate is 0.1-0.3% by weight of lead powder, SU 199941.
Благодаря наличию расширителя в виде сульфата бария и лигносульфоната натрия увеличивается пористость активной массы.  Due to the presence of an expander in the form of barium sulfate and sodium lignosulfonate, the porosity of the active mass increases.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявленного вещества.  This technical solution was made as a prototype of the claimed substance.
Поверхностно-активное вещество (лигносульфонат натрия) в недостаточной степени блокирует кристаллы сульфата свинца, что приводит к их росту и необратимой сульфатации активной массы электрода. Это обусловливает существенную потерю емкости аккумулятора и сокращение срока его службы. Также следует указать, что при изготовлении известной пасты в значительной степени образуется одноосновный сульфат свинца (PbO х PbS04). Это приводит к уменьшению в объеме, твердению, уменьшению пористости и растрескиванию активной массы электрода, потере электрической емкости аккумулятора и сокращению срока его службы. A surfactant (sodium lignosulfonate) does not sufficiently block lead sulfate crystals, which leads to their growth and irreversible sulfation of the active mass of the electrode. This leads to a significant loss of battery capacity and shorten its service life. It should also be noted that in the manufacture of the known paste, monobasic lead sulfate (PbO x PbS0 4 ) is formed to a large extent. This leads to a decrease in volume, hardening, decrease in porosity and cracking of the active mass of the electrode, loss electrical capacity of the battery and reducing its service life.
Кроме того, при использовании пасты-прототипа не обеспечивается равномерное по объему электрода восстановление сульфата свинца в процессе заряда аккумулятора, что препятствует эффективному восстановлению сульфата свинца в губчатый свинец в процессе заряда аккумулятора и снижает его емкость.  In addition, when using the prototype paste, the recovery of lead sulfate during the battery charge is not uniform in the volume of the electrode, which prevents the effective recovery of lead sulfate into sponge lead during battery charging and reduces its capacity.
В качестве прототипа изобретения в части способа принято техническое решение по книге: М.А.Дасоян «Химические источники тока», издательство «Энергия», Л, 1969, с.221 (копия ссылки прилагается).  As a prototype of the invention in terms of the method, a technical solution was made according to the book: M. A. Dasoyan “Chemical Current Sources”, Energia Publishing House, L, 1969, p. 211 (a copy of the link is attached).
Согласно указанному источнику в смеситель вначале засыпают свинцовый порошок и сразу за ним вливают серную кислоту и затем отдельно воду. При изготовлении пасты для отрицательного электрода одновременно со свинцовым порошком вводят расширитель.  According to the specified source, lead powder is first poured into the mixer and sulfuric acid is then poured immediately after it, and then separately water is added. In the manufacture of paste for the negative electrode, an expander is introduced simultaneously with the lead powder.
Недостатком этого способа является образование большого количества одноосновного сульфата свинца вследствие того, что в свинцовый порошок сразу вводят H2SO4, что обусловливает быструю необратимую сульфатацию активной массы и, соответственно, потерю емкости аккумулятора.  The disadvantage of this method is the formation of a large amount of monobasic lead sulfate due to the fact that H2SO4 is immediately introduced into the lead powder, which leads to rapid irreversible sulfation of the active mass and, consequently, loss of battery capacity.
Раскрытие изобретений Задачей изобретения в части вещества является предотвращение преждевременной потери электрической емкости аккумулятора и продление срока его службы. Задачей изобретения в части способа изготовления пасты для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора является уменьшение образования одноосновного сульфата свинца и, соответственно, предотвращение потери емкости аккумулятора. Disclosure of inventions The objective of the invention in terms of substance is to prevent premature loss of electrical capacity of the battery and extend its service life. The objective of the invention in terms of a method of manufacturing a paste for a negative electrode of a lead-acid battery is to reduce the formation of monobasic lead sulfate and, accordingly, to prevent loss of battery capacity.
Согласно изобретению в части вещества в пасте для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора, содержащей свинцовый порошок, H2SO4, расширитель, включающий BaS04 и лигносульфонат натрия, а также воду, расширитель дополнительно содержит сажу газовую, при следующем соотношении компонентов, масс.%: According to the invention, in terms of the substance in the paste for the negative electrode of a lead-acid battery containing lead powder, H2SO4, an expander comprising BaS0 4 and sodium lignosulfonate, as well as water, the expander additionally contains gas soot, in the following ratio, wt.%:
H2S04 8 - 10 H 2 S0 4 8 - 10
BaS04 0,3 - 0,5 BaS0 4 0.3 - 0.5
лигносульфонат натрия 0,1 - 0,2  sodium lignosulfonate 0.1 - 0.2
сажа газовая 0,2 - 0,3  gas soot 0.2 - 0.3
вода 7 - 8  water 7 - 8
свинцовый порошок остальное,  lead powder rest,
при этом крупность частиц BaS04 не превышает 10 нм; паста может дополнительно содержать поливинилхлоридное волокно в количестве 0,03-0,06 масс.%. while the particle size of BaS0 4 does not exceed 10 nm; the paste may further comprise polyvinyl chloride fiber in an amount of 0.03-0.06 mass%.
Паста может дополнительно содержать поливинилхлоридное волокно, в данном примере, длиной 3 - 4 мм, в количестве 0,03 - 0,06 масс.%, что обеспечивает повышение механической прочности пасты.  The paste may additionally contain polyvinyl chloride fiber, in this example, 3 to 4 mm long, in an amount of 0.03 to 0.06 mass%, which provides an increase in the mechanical strength of the paste.
Согласно изобретению в способе изготовления пасты для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора путем смешения свинцового порошка, H2S04 и расширителя, сначала смешивают свинцовый порошок и расширитель в течение 8-15 мин, затем добавляют воду, перемешивают смесь в течение 8- 15 мин, после чего добавляют H2S04 со скоростью 0,7-0,8 л/мин при перемешивании, при этом поддерживают температуру смеси в пределах 30-70 °С. According to the invention, in a method for manufacturing a paste for a negative electrode of a lead-acid battery by mixing a lead powder, H 2 S0 4 and an expander, the lead powder and expander are first mixed 8-15 minutes, then add water, mix the mixture for 8-15 minutes, then add H 2 S0 4 at a rate of 0.7-0.8 l / min with stirring, while maintaining the temperature of the mixture within 30-70 ° C.
Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящим изобретениям, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию «Новизна» («N»).  The applicant has not identified sources containing information about technical solutions identical to the present inventions, which allows us to conclude that they meet the criterion of "Novelty" ("N").
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат, состоящий в предотвращении преждевременной потери электрической емкости аккумулятора и продлении срока его службы, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данных технических решений критерию «изобретательский уровень» («IS»).  The applicant has not found any sources of information containing information on the effect of the declared distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation, consisting in preventing premature loss of battery electric capacity and extending its service life, which, according to the applicant, indicates the conformity of these technical solutions the criterion of "inventive step" ("IS").
Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретения поясняются подробным описанием примеров их осуществления без ссылок на чертежи. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention is illustrated by a detailed description of examples of their implementation without reference to the drawings.
Лучший вариант осуществления изобретений Паста для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора содержит свинцовый порошок в виде свинцового глета. При содержании серной кислоты менее 8 масс.% возникают условия, способствующие образованию одноосновного сульфата свинца, при содержании серной кислоты свыше 10 масс.% ухудшаются условия образования трехосновного сульфата свинца. При содержании серной кислоты в пределах 8 - 10 масс.% происходит преимущественное образование трехосновного сульфата свинца, что снижает необратимую сульфатацию активной массы электрода. При содержании BaS04 менее 0,3 масс.% происходит уменьшение центров кристаллизации губчатого свинца в процессе заряда аккумулятора и выраженная необратимая сульфатация электрода, при содержании BaS04 более 0,5 масс.% происходит блокирование кристаллов трехосновного сульфата свинца и уменьшается скорость его восстановления. Использование частиц BaS04 размером не более 10 нм позволяет значительно увеличить изоморфизм процесса кристаллизации и площадь активной поверхности электрода. Таким образом обеспечивается равномерное по объему электрода восстановление трехосновного сульфата свинца до мелкодисперсной губчатой фазы металлического свинца. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTIONS The paste for the negative electrode of a lead-acid battery contains lead powder in the form of lead acid. When the content of sulfuric acid is less than 8 wt.%, Conditions arise that contribute to the formation of monobasic sulfate lead, with a sulfuric acid content of more than 10 wt.%, the conditions for the formation of tribasic lead sulfate are worsened. When the sulfuric acid content is in the range of 8-10 wt.%, The primary formation of tribasic lead sulfate occurs, which reduces the irreversible sulfation of the active mass of the electrode. When the content of BaS0 4 is less than 0.3 wt.%, The centers of crystallization of spongy lead decrease during battery charge and pronounced irreversible sulfation of the electrode occurs, when the content of BaS0 4 is more than 0.5 wt.%, Crystals of tribasic lead sulfate are blocked and its reduction rate decreases. The use of BaS0 4 particles with a size of no more than 10 nm can significantly increase the isomorphism of the crystallization process and the area of the active surface of the electrode. This ensures uniform recovery in volume of the electrode of tribasic lead sulfate to a finely dispersed spongy phase of metallic lead.
При содержании лигносульфоната натрия менее 0,1 масс.% не обеспечивается достаточная адсорбция анионов на поверхности губчатого свинца, что приводит к неполному его окислению до сульфата свинца и превращению неокислившегося свинца в крупнокристаллический одноосновный сульфат; таким образом, происходит необратимая сульфатация активной массы электрода с потерей емкости и уменьшением срока службы аккумулятора.  When the content of sodium lignosulfonate is less than 0.1 wt.%, Sufficient adsorption of anions on the surface of spongy lead is not ensured, which leads to its incomplete oxidation to lead sulfate and the conversion of unoxidized lead to large crystalline monobasic sulfate; Thus, irreversible sulfation of the active mass of the electrode occurs with loss of capacity and reduced battery life.
Если содержание лигносульфоната натрия более 0,2 масс.%, происходит адсорбция анионов на сульфатах. В результате этого процесса образующийся крупнокристаллический сульфат свинца закрывает поры. Кроме того, содержание лигносульфоната натрия свыше 0,2 масс.% способствует появлению усадки активной массы. If the content of sodium lignosulfonate is more than 0.2 wt.%, Adsorption of anions on sulfates occurs. As a result of this process, the resulting large crystalline lead sulfate closes the pores. In addition, the content of sodium lignosulfonate in excess of 0.2 wt.% Promotes the appearance of shrinkage of the active mass.
Сажа газовая вводится в данном составе для повышения пористости активной массы, а также для регулирования скорости поставки поверхностно-активных веществ к центрам кристаллизации металлического свинца. Она способствует также некоторому снижению конечного зарядного напряжения аккумулятора, забирая на себя избыток поверхностно-активных веществ.  Gas soot is introduced in this composition to increase the porosity of the active mass, as well as to control the rate of delivery of surfactants to the crystallization centers of metallic lead. It also contributes to a certain decrease in the final charging voltage of the battery, taking over an excess of surfactants.
При содержании сажи менее 0,2 масс.% имеет место недостаточная пористость активной массы, уменьшается ее объем; кроме того, замедляется скорость поставки поверхностно-активных веществ к центрам кристаллизации металлического свинца.  When the carbon black content is less than 0.2 wt.%, There is insufficient porosity of the active mass, its volume decreases; in addition, the rate of delivery of surfactants to the crystallization centers of metallic lead is slowed down.
Если содержание сажи будет более 0,3 масс.%, то пористость активной массы чрезмерно возрастает, что приводит к сильному увеличению ее объема и недопустимому снижению механической прочности; и в том, и в другом случае быстро снижается электрическая емкость и сокращается срок службы пластин.  If the carbon black content is more than 0.3 wt.%, The porosity of the active mass increases excessively, which leads to a strong increase in its volume and an unacceptable decrease in mechanical strength; in both cases, the electric capacitance rapidly decreases and the service life of the plates decreases.
Вода, в конкретном примере деионизованная, добавляется для того, чтобы создать требуемую консистенцию пасты, а также для поддержания рН пасты в нужных пределах.  Water, in a specific example, deionized, is added in order to create the desired consistency of the paste, as well as to maintain the pH of the paste within the required limits.
Если содержание воды менее 7 масс.%, то рН пасты будет недостаточным для перехода оксида свинца в трехосновный сульфат свинца; кроме того, недостаточное количество воды способствует быстрому затвердеванию пасты и, следовательно, паста становится непригодной для намазки на токоотвод. При содержании воды более 8 масс.%, рН увеличивается, становится возможным образование PbOPbS04, либо PbS04. Также происходит чрезмерное увеличение пористости пасты, что приводит к увеличению емкости аккумулятора, но при этом существенно уменьшается срок службы активной массы. If the water content is less than 7 wt.%, The pH of the paste will be insufficient for the conversion of lead oxide to tribasic lead sulfate; in addition, an insufficient amount of water contributes to the rapid hardening of the paste and, therefore, the paste becomes unsuitable for spreading on the down conductor. When the water content is more than 8 wt.%, The pH increases, it becomes possible to form PbOPbS0 4 or PbS0 4 . There is also an excessive increase in the porosity of the paste, which leads to an increase in the capacity of the battery, but significantly reduces the service life of the active mass.
При изготовлении пасты сначала смешивают свинцовый порошок и расширитель, смесь перемешивают в течение 8 - 15 минут, чтобы достичь лучшего распределения расширителя в свинцовом порошке. После этого добавляют воду. При добавлении воды смесь хорошо перемешивают в течение 8 - 15 минут, чтобы свинец доокислился до введения H2S04, и образовалась щелочная среда: РЬОпН-ОН. Только после этого уже в щелочную среду добавляют серную кислоту со скоростью 0,7 - 0,8 л/мин. По мере нейтрализации серной кислоты во время перемешивания пасты образуется трехосновный сульфат свинца. Указанная скорость введения H2S04 соответствует скорости реакции твердофазного перехода PbOPbS04— >· 3PbOPbS04 H20 при увеличении рН пасты, что уменьшает образование одноосновного сульфата свинца и предотвращает потерю емкости аккумулятора. In the manufacture of the paste, the lead powder and the expander are first mixed, the mixture is stirred for 8-15 minutes to achieve a better distribution of the expander in the lead powder. After that, water is added. When water is added, the mixture is well mixed for 8-15 minutes so that the lead is oxidized before the introduction of H 2 S0 4 and an alkaline medium forms: PbOn-OH. Only after that, sulfuric acid is added to the alkaline medium at a rate of 0.7 - 0.8 l / min. As sulfuric acid is neutralized during the mixing of the paste, tribasic lead sulfate is formed. The indicated rate of introduction of H 2 S0 4 corresponds to the reaction rate of the solid-state transition PbOPbS0 4 -> 3PbOPbS0 4 H 2 0 with increasing paste pH, which reduces the formation of monobasic lead sulfate and prevents the loss of battery capacity.
Если скорость внесения кислоты менее 0,7 л/мин., то рН будет меняться очень медленно и неравномерно, в результате чего будут создаваться условия для образования одноосновного сульфата свинца в отдельных участках пасты.  If the rate of introduction of acid is less than 0.7 l / min., Then the pH will change very slowly and unevenly, as a result of which conditions will be created for the formation of monobasic lead sulfate in certain areas of the paste.
Если скорость внесения кислоты менее 0,8 л/мин., то значительная часть или весь оксид свинца перейдет в PbS04. If the rate of introduction of acid is less than 0.8 l / min., Then a significant part or all of the lead oxide will be converted to PbS0 4 .
Температура смеси при изготовлении пасты поддерживается в пределах 30 - 70°С. Предложенная технология изготовления пасты позволяет существенно снизить образование одноосновного сульфата свинца, что способствует предотвращению потери емкости аккумулятора. Промышленная применимость The temperature of the mixture in the manufacture of paste is maintained within the range of 30 - 70 ° C. The proposed paste manufacturing technology can significantly reduce the formation of monobasic lead sulfate, which helps to prevent loss of battery capacity. Industrial applicability
Для реализации изобретений используются известные материалы и оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретений критерию «Промышленная применимость» («IA»). For the implementation of the inventions, well-known materials and equipment are used, which determines, according to the applicant, the inventions comply with the criterion of “Industrial Applicability” (“IA”).

Claims

Формула изобретения Claim
1. Паста для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора, содержащая свинцовый порошок, H2SO4, расширитель, включающий BaS04, лигносульфонат натрия, а также воду, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сажу газовую, при следующем соотношении компонентов, масс%: 1. Paste for the negative electrode of a lead-acid battery containing lead powder, H2SO4, an extender comprising BaS0 4 , sodium lignosulfonate, and also water, characterized in that it additionally contains carbon black, in the following ratio, wt%:
H2S04 8- 10 H 2 S0 4 8-10
BaS04 0,3 - 0,5 BaS0 4 0.3 - 0.5
лигносульфонат натрия 0,1-0,2  sodium lignosulfonate 0.1-0.2
сажа газовая 0,2 - 0,3  gas soot 0.2 - 0.3
вода 7-8  water 7-8
свинцовый порошок остальное,  lead powder rest,
при этом крупность частиц BaS04 не превышает 10 нм. while the particle size of BaS0 4 does not exceed 10 nm.
2. Паста по п.1 формулы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит поливинилхлоридное волокно в количестве 0,03-0,06 масс%.  2. The paste according to claim 1 of the formula, characterized in that it further comprises polyvinyl chloride fiber in an amount of 0.03-0.06 mass%.
3. Способ изготовления пасты для отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора путем смешения свинцового порошка, H2S0 и расширителя, отличающийся тем, что сначала смешивают свинцовый порошок и расширитель в течение 8-15 мин, затем добавляют воду, перемешивают смесь в течение 8-15 мин, после чего добавляют H2S04 со скоростью 0,7-0,8 л/мин при перемешивании, при этом поддерживают температуру смеси в переделах 30-70 °С. 3. A method of manufacturing a paste for a negative electrode of a lead-acid battery by mixing lead powder, H 2 S0 and an expander, characterized in that the lead powder and expander are first mixed for 8-15 minutes, then water is added, the mixture is mixed for 8- 15 minutes, after which H 2 S0 4 is added at a rate of 0.7-0.8 l / min with stirring, while maintaining the temperature of the mixture in the range of 30-70 ° C.
PCT/RU2012/000158 2011-03-05 2012-03-02 Paste for the negative electrode of a lead-acid battery and method for manufacturing said paste WO2012121627A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011108637 2011-03-05
RU2011108637/07A RU2454756C1 (en) 2011-03-05 2011-03-05 Paste for negative electrode of lead-acid battery and method of its preparation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012121627A1 true WO2012121627A1 (en) 2012-09-13

Family

ID=46682013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000158 WO2012121627A1 (en) 2011-03-05 2012-03-02 Paste for the negative electrode of a lead-acid battery and method for manufacturing said paste

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2454756C1 (en)
WO (1) WO2012121627A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017138038A1 (en) 2016-02-09 2017-08-17 Hitachi Chemical Company, Ltd. Negative electrode for lead-acid battery, lead-acid battery, and method for manufacturing a negative electrode for lead-acid battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU199941A1 (en) * Государственный союзный научно исследовательский аккул торный PASTE FOR NEGATIVE ELECTRODE LEAD ACID ACCUMULATOR
CN1549364A (en) * 2003-05-07 2004-11-24 浙江南都电源动力股份有限公司 Negative pole active material for lead-acid colloid accumulator cell
JP2010192257A (en) * 2009-02-18 2010-09-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Manufacturing method of lead-acid battery, and paste type negative electrode plate for lead-acid battery

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992002056A1 (en) * 1990-07-19 1992-02-06 Nauchno-Issledovatelsky, Proektno-Konstruktorsky I Tekhnologichesky Institut Starternykh Akkumulyatorov Expander for negative electrode of lead-acid accumulator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU199941A1 (en) * Государственный союзный научно исследовательский аккул торный PASTE FOR NEGATIVE ELECTRODE LEAD ACID ACCUMULATOR
CN1549364A (en) * 2003-05-07 2004-11-24 浙江南都电源动力股份有限公司 Negative pole active material for lead-acid colloid accumulator cell
JP2010192257A (en) * 2009-02-18 2010-09-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Manufacturing method of lead-acid battery, and paste type negative electrode plate for lead-acid battery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DASOYAN M.A.: "Khimicheskie istochniki toka. Spravochnoe posobie.", IZDANIE VTOROE PERERABOTANNOE I DOPOLNENNOE. L., ''ENERGIYA'', 1969, pages 221 *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2454756C1 (en) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2684244B1 (en) Energy storage devices comprising carbon-based additives and methods of making thereof
WO2017000219A1 (en) Doped conductive oxide and improved electrochemical energy storage device polar plate based on same
JP2008098009A (en) Cathode plate for lead-acid battery
KR20170051041A (en) Manufacturing method of active material for lead-acid battery
JP2008153128A (en) Negative electrode active material for secondary battery
CN113851624A (en) Composite cathode material and preparation method and application thereof
JP2003036882A (en) Sealed type lead storage battery
JP2007234350A (en) Nonaqueous secondary battery
WO2021082929A1 (en) Negative electrode lead paste additive for high specific energy lead acid storage battery and preparation method
JP2003123760A (en) Negative electrode for lead-acid battery
CN105489888A (en) Lead-acid storage battery positive electrode lead paste prepared from beta-lead monoxide powder
RU2534129C2 (en) Mixture of basic lead sulphates
JP2009187776A (en) Control valve type lead-acid storage battery
KR101775335B1 (en) Manufacturing method of positive grid for lead-acid battery
WO2012121627A1 (en) Paste for the negative electrode of a lead-acid battery and method for manufacturing said paste
JP4509660B2 (en) Lead acid battery
CN105703001A (en) Lithium battery and manufacturing method thereof
JP2011070870A (en) Lead-acid battery
JP2006210059A (en) Lead acid storage battery
CN105206836A (en) Negative electrode active substances used for pregnant solution start-stop lead acid battery and preparation method of negative electrode active substances
JP2002100347A (en) Lead-acid battery
CN111048777A (en) High-porosity EVF series lead storage battery positive electrode lead plaster and plaster mixing method thereof
JPH097630A (en) Lignin compound to be added to lead-acid battery, its manufacture, and lead-acid battery
EP3229297B1 (en) Air battery using a positive electrode, and method of manufacturing the positive electrode
KR102105993B1 (en) Method for manufacturing negative electrode plate using micro metal fiber additive for lead acid battery

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12755273

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12755273

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1