專利名稱：電動(dòng)助力車鉛酸蓄電池和膏工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池的和膏工藝，屬于鉛酸蓄電池制作方法。
背景技術(shù)：
隨著電動(dòng)助力車產(chǎn)銷量的不斷擴(kuò)大，電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池的需求量日益增加。人們期待著作為動(dòng)力來(lái)源的電池，重量越輕越好而容量越大越好，對(duì)電動(dòng)助力車用電池的重量比能量提出了越來(lái)越高的要求。以12v10Ah電池為例，當(dāng)前市場(chǎng)的這種型號(hào)電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池產(chǎn)品，一般重量為(4.2～4.3)Kg/只，重量比能量局限在(27.84～28.56)Wh/Kg。
許多企業(yè)通過(guò)減薄電池板柵、從而增加電池單格中的極板裝配片數(shù)來(lái)提高電池的活性物質(zhì)利用率。但是增加單格中極板裝配片數(shù)后，由于作為導(dǎo)電骨架的板柵在電池中占據(jù)的重量比相應(yīng)增加，電池的重量比能量很難有提高，而且電動(dòng)車用電池設(shè)計(jì)上本身為薄極板裝配，受到板柵減薄后機(jī)械強(qiáng)度不足的限制，進(jìn)一步減薄板柵的可能性非常有限。減薄板柵后，同一個(gè)電池的加工功效被降低，由于板柵強(qiáng)度下降，制造過(guò)程中極板的報(bào)廢率也很高。另一些企業(yè)通過(guò)在和膏過(guò)程中，增加鉛膏中硫酸的含量來(lái)提高電池的初容量，以達(dá)到較高的重量比能量，但是由于鉛膏中過(guò)高的酸含量，導(dǎo)致正極活性物質(zhì)更容易軟化脫落，負(fù)極活性物質(zhì)更容易鹽化失去活性，電池的循環(huán)壽命大幅度下降。如何在不影響其他性能的前提下，提高電動(dòng)助力車用電池的重量比能量，對(duì)節(jié)約國(guó)家資源投入和消費(fèi)者個(gè)人投入，減少環(huán)境污染，都具有現(xiàn)實(shí)意義，是各個(gè)蓄電池生產(chǎn)廠家十分關(guān)注的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在不改變電池結(jié)構(gòu)和循環(huán)壽命的前提下，提高電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池重量比能量的和膏工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以鉛粉為主要原料，先后加入添加劑、純水、硫酸制成鉛膏，改進(jìn)之處是和膏過(guò)程中加入懸浮液并混合均勻，對(duì)每100kg鉛粉的原料，加入3～4L懸浮液，所述懸浮液的配比是正極懸浮液去離子水100kg，納米二氧化硅9.5～10.5kg，膠體石墨5～10kg，60％的聚四氟乙烯乳液9.5～10.5kg；負(fù)極懸浮液去離子水100kg，乙炔黑4.5～5.5kg，木素5～6kg，碳黑14.5～15.5kg。
上述和膏過(guò)程中懸浮液的加入介于加入純水并攪拌5分鐘之后與加入硫酸之前。
以上方案中，加入的膠體石墨、納米二氧化硅和乙炔黑具有極高的分散性，便于盡可能均勻的分布到鉛膏當(dāng)中。膠體石墨為耐氧化導(dǎo)電碳素材料，有效地改善電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能；納米二氧化硅在硫酸溶液中轉(zhuǎn)化為硅膠，在電池化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中起到對(duì)H+離子的絡(luò)合一釋放作用，同時(shí)形成的部分原硅酸被溶解進(jìn)入溶液后，在鉛膏中留下的微觀孔隙增大了電池正極的反應(yīng)表面。通過(guò)膠體石墨和納米二氧化硅的均勻加入，改善了電池正極的電化學(xué)性能，提高了電池正極的比能量。高分散性的乙炔黑加入負(fù)極以后，可以起到膨脹劑的作用，進(jìn)一步提高負(fù)極鉛膏的真實(shí)比表面積。由于乙炔黑基本不溶解，因此在電池的反應(yīng)過(guò)程中，不會(huì)遷移產(chǎn)生出其他的負(fù)作用，而且乙炔黑對(duì)鉛的氧化起到催化作用，能夠更好地促進(jìn)負(fù)極中鉛在極板固化過(guò)程中的氧化，提高負(fù)極的活性物質(zhì)利用率。選擇在加入純水5分鐘以后并在加入硫酸之前投入正負(fù)極懸浮液，是由于一方面此時(shí)鉛膏已經(jīng)經(jīng)過(guò)純水充分的濕潤(rùn)并混合均勻，不會(huì)發(fā)生鉛粉局部完全吸收懸浮液導(dǎo)致添加物局部聚集的問(wèn)題；另一方面，防止加入硫酸后，鉛膏中將形成堿式硫酸鉛的結(jié)晶，添加的懸浮液成分難以進(jìn)入結(jié)晶內(nèi)部。
具體實(shí)施例方式
下面以電動(dòng)助力車最常用的6-DZM-10電池為例，具體介紹提高電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池重量比能量的和膏工藝。
首先，制備懸浮液取去離子水100kg、納米二氧化硅10kg、膠體石墨8kg、60％的聚四氟乙烯乳液10kg，混合攪拌制成正極懸浮液；再取去離子水100kg、乙炔黑5kg、木素5.5kg、碳黑15kg，混合攪拌制成負(fù)極懸浮液。接著，和制正負(fù)極鉛膏按下表稱取鉛粉、純水、硫酸和相關(guān)添加劑，按常規(guī)和膏工藝和制正負(fù)極鉛膏

在和膏過(guò)程中加入純水并攪拌5分鐘之后與加入硫酸之前，分別將正、負(fù)極懸浮液3.5L投入和制中的正、負(fù)極鉛膏?？刂普龢O鉛膏的視比重為(4.35～4.45)g/ml，控制負(fù)極鉛膏的視比重為(4.45～4.55)g/ml。
下面按照電池制造方法將制成的鉛膏制作極板并組裝成6-DZM-10電池48只，通過(guò)檢測(cè)對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的效果。在電池中注入1.235g/ml，25℃的分析純硫酸溶液(內(nèi)含硫酸鈉18g/L)，單格注酸量為128ml，然后以三階段充電制式化成?；伤玫脑O(shè)備為450v15A高頻大功率電源?；山Y(jié)束后，按照電池容量檢測(cè)的終止電壓和電池的開(kāi)路電壓進(jìn)行配組。每3只電池組成一組36v系列的電池組，可配16組。取其中3只電池解剖，分析正極極板中的二氧化鉛含量。實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為其中極板上部含量為88.3％，中部為87.2％，下部為86％，檢測(cè)數(shù)據(jù)表明電池的化成效率較高且上下化成效果比較均勻。對(duì)玻璃纖維隔板中的硫酸濃度以容量滴定法分析，檢測(cè)結(jié)果為1.352g/ml，25℃。
將剩余的15組電池放在25℃±2℃的環(huán)境中，以恒電流5A放電至整組終止電壓31.5v為止，電池的放電時(shí)間全部在150分鐘以上，重量比能量大于36.40Wh/Kg，比正常電池放電時(shí)間延長(zhǎng)約10～12分鐘，且電池組之間的容量比較接近。
具體容量檢測(cè)結(jié)果如下

從上述電池中，取2組電池與正常電池平行比較，在25℃±2℃的環(huán)境中，以15A放電24min，然后以10A恒電流充電45min，這樣構(gòu)成一次快速循環(huán)，往復(fù)進(jìn)行。當(dāng)電池組放電電壓低于31.5v時(shí)，快速循環(huán)壽命結(jié)束，兩組電池實(shí)際檢測(cè)快速循環(huán)壽命分別為282次和290次，正常電池實(shí)際檢測(cè)快速循環(huán)壽命分別為255次和257次。
從上述的電池中，另外取4組試驗(yàn)電池在25℃±2℃的環(huán)境中與兩組正常電池，以恒電流5A放電至電池組終壓31.5v，然后以恒電壓44.4v、限流1.8A充電10h，構(gòu)成一次100％DOD(100％放電深度)壽命循環(huán)。當(dāng)電池組的放電時(shí)間低于84min時(shí)，判斷為循環(huán)壽命終止。4組試驗(yàn)電池100％DOD(100％放電深度)循環(huán)壽命分別進(jìn)行了371次、366次、372次、377次；正常電池分別為350次和341次。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)助力車鉛酸蓄電池和膏工藝，以鉛粉為主要原料，先后加入添加劑、純水、硫酸制成鉛膏，其特征是和膏過(guò)程中加入懸浮液并混合均勻，對(duì)每100kg鉛粉的原料，加入3～4L懸浮液，所述懸浮液的配比是正極懸浮液去離子水100kg，納米二氧化硅9.5～10.5kg，膠體石墨5～10kg，60％的聚四氟乙烯乳液9.5～10.5kg；負(fù)極懸浮液去離子水100kg，乙炔黑4.5～5.5kg，木素5～6kg，碳黑14.5～15.5kg。
2.按權(quán)利要求1所述的電動(dòng)助力車鉛酸蓄電池和膏工藝，其特征是和膏過(guò)程中懸浮液的加入介于加入純水并攪拌5分鐘之后與加入硫酸之前。
全文摘要
一種電動(dòng)助力車用鉛酸蓄電池和膏工藝，屬于鉛酸蓄電池制作方法。其特征在于和膏時(shí)添加專用的懸浮液在正極使用的懸浮液中，添加了納米級(jí)二氧化硅和膠體石墨；在負(fù)極使用的懸浮液中添加了乙炔黑。懸浮液的添加介于加入純水5分種后與加入硫酸之前。采用這種和膏工藝的電池，在不改變電池結(jié)構(gòu)和循環(huán)壽命的前提下，化成后正極極板的二氧化鉛含量在85％以上，25℃的環(huán)境下，36v10Ah電池組以5A放電至31.5v的額定放電時(shí)間在150分鐘以上，重量比能量達(dá)到36.40wh/Kg以上，比現(xiàn)有同類型鉛酸蓄電池有顯著進(jìn)步。
文檔編號(hào)H01M10/12GK1971977SQ20051009567
公開(kāi)日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者薛奎網(wǎng), 林曉東, 張明, 肖金林, 俞云龍 申請(qǐng)人:江蘇雙登集團(tuán)有限公司