專利名稱：：一種鉛酸蓄電池正極鉛膏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池正極。
背景技術(shù)：
：由于UPS備用電源在近20多年具有非常大的市場(chǎng)，而閥控鉛酸蓄電池本身所具有的電壓相對(duì)較高，價(jià)格較低，使用過程免維護(hù)等諸多有利條件，牢牢的占據(jù)著這個(gè)領(lǐng)域的最大市場(chǎng)份額。而中國的閥控鉛酸蓄電池，盡管早已牢牢占據(jù)了世界鉛酸蓄電池的巨大市場(chǎng)份額，但是在壽命方面相對(duì)于富液電池卻進(jìn)步不大，究其原因主要是這些電池的正極沒有做好，正極活性物質(zhì)的提前失效導(dǎo)致了電池壽命快速下降。而正極對(duì)電池壽命的影響主要來源于正極鉛膏配方。目前，實(shí)際應(yīng)用的鉛膏有粘型鉛膏、砂型鉛膏和其他類型如水膏等，鉛膏配方在很大程度上影響生極板和熟極板的相組成，進(jìn)而影響電池的容量、壽命及其他性能。在配方中，對(duì)一定量的鉛粉量來說，鉛膏中增加水量和酸量能提高活性物質(zhì)孔率，降低其表面密度，但是會(huì)降低活性物質(zhì)的強(qiáng)度。大多數(shù)的生產(chǎn)廠家在極板鉛膏配方及和膏工藝方面大同小異，因此電池的質(zhì)量水平也相差不大。采用的措施主要是通過增加配方內(nèi)導(dǎo)電劑、粘合劑、纖維(三者結(jié)合--起，配合使用)的含量來增加電池的初期性能，并通過提高孔率來提高活性物質(zhì)利用率，以增加電池的重量比能量，而過量粘合劑、纖維的加入嚴(yán)重影響了電池的充電接受能力，增加電池內(nèi)阻，使電池的使用壽命大為縮短。也就是說目前通過向配方內(nèi)直接添加導(dǎo)電劑、粘合劑、纖維方面的活性物質(zhì)成份，很難使電池的初期容量和循環(huán)壽命同時(shí)兼顧。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問題，提供一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，不僅能夠增加電池的初期容量及重量比能量，而且能夠延長電池的循環(huán)壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，包括鉛粉、1.化/0113硫酸、去離子水、二氧化鉛、短纖維、碳纖維、各向異性石墨和氧化鉍，其中各成分占鉛粉的軍景百分比為鉛粉100%，1.4g/cmS硫酸812%，去離子水911%，二諷化鉛34.2%，短纖維0.050.06%，碳纖維0.100,15%，各向異性石墨0.20.4%，氧化鉍0.050.11%。優(yōu)選的是，所述去離子水電阻率大于等于0.6MQ。優(yōu)選的是，所述碳纖維直徑為0.10.9pLm，長度為4-6mm，加入量為鉛粉量的0.1%。優(yōu)選的是，所述短纖維長度為12mm，細(xì)度為2Denier。長度9000米、質(zhì)量1克為1個(gè)Denier。優(yōu)選的是，所述各向異性石墨細(xì)度為120目、篩余物小于l，灰份小于5，PH值為67。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明在活性物質(zhì)內(nèi)一定的水和酸含量的基礎(chǔ)上，添加各向異性石墨、氧化鉍等多種正極活性物質(zhì)，各種成份的配比重新進(jìn)行了改變，不僅能增加電池的初期容量及重量比能量，而且能夠延長電池的循環(huán)壽命。在正極里添加各向異性石墨，在硫酸介質(zhì)中石墨被氧化成石墨層間化合物，導(dǎo)致石墨的不規(guī)則膨脹增大，增加了正極的孔率，提高了電池循環(huán)使用壽命在鉛膏中加入碳纖維，碳纖維在極板內(nèi)穩(wěn)定，導(dǎo)電性能好，其比電阻與活性物質(zhì)的比電阻相似(7x10-eQm)，在活性物質(zhì)中形成導(dǎo)電性網(wǎng)絡(luò)，從而提高活性物質(zhì)的利用率和充電接受能力，同時(shí)降低電池的內(nèi)阻，達(dá)到保證容量并且延長壽命的特性。二氧化鉛為正極活性物質(zhì)晶種，能夠提高電池化成電流效率，縮短化成時(shí)間，相對(duì)普通配方中加入紅丹要減少成本；加入氧化鉍可以消除電池?zé)o銻效應(yīng)，避免因板柵與活性物質(zhì)之間接觸不良導(dǎo)致電阻的增加。本發(fā)明使電池獲得較高比容量、比能量的同時(shí)，通過添加劑增加極板活性物質(zhì)的強(qiáng)度，從而延長了電池的使用壽命。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中Al和A4電池壽命測(cè)試曲線圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中Bl、B2和B3電池壽命測(cè)試曲線圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例l以常規(guī)6V4AH電池為樣品電池，采用兩種電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行正交試驗(yàn)。電池制作完成后測(cè)試20h率和3C的初期容量、重量比能量以及按照小型閥控密封鉛酸蓄電池技術(shù)條件國家標(biāo)準(zhǔn)(GBT19639.1-2005)作循環(huán)壽命。電池采用Z1.6A2正3負(fù)結(jié)構(gòu)裝配，對(duì)比例鉛膏配方A1A3為現(xiàn)行實(shí)用最常見的三種正極鉛膏配方。A1A4配方中所述百分比均為重量百分比。配方A1:鉛粉100%，去離子水含量為鉛粉的11%,1.40g/cr^硫酸含量為鉛粉的10.5%，短纖維含量為鉛粉的0.05%。配方A2:鉛粉100%，去離子水含量為鉛粉的11.5%，1.40g/cr^硫酸含量為鉛粉的85%，短纖維含量為鉛粉的0.2%、乙炔黑含量為鉛粉的0.5%。配方A3:鉛粉100%，去離子水含量為鉛粉的8%，1.40g/cms硫酸含量為鉛粉的11%，短纖維含量為鉛粉的0.1%石墨含量為鉛粉的0.8%，聚四氟乙烯乳液含量為鉛粉的0.08%g，調(diào)整用去離子水含量小于鉛粉的0.8%。本實(shí)施例配方A4:鉛粉100%，二氧化鉛含量為鉛粉的3.2%，短纖維含量為鉛粉的0.06%，碳纖維含量為鉛粉的0.05%,去離子水含量為鉛粉的10%,1.40g/o^硫酸含量為鉛粉的10X，各向異性石墨含量為鉛粉的0.4。/。，氧化鉍含量為鉛粉的0.07%。將鉛粉、二氧化鉛、各向異性石墨、短纖維、碳纖維、氧化鉍混合加入合膏機(jī)內(nèi)，攪拌5分鐘，然后快速地加入純水?dāng)嚢杈鶆?，再緩慢地加入硫酸攪拌均勻，配制成鉛膏用來制作6V4AH電池。測(cè)試各類電池20h和3C容量，作為電池初期容量進(jìn)行比較考核。對(duì)上述電池的放電數(shù)據(jù)取平均值做成下表1:表1各類電池初期性能測(cè)試數(shù)據(jù)/h(min)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上表2中數(shù)據(jù)可以看出各類電池，放電測(cè)試都能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T19639.1-2005)要求的20h率放電20h和3C放電7分鐘的要求。隨著配方內(nèi)短纖維、碳素原料及其它活性物質(zhì)的加入，不論是20h率容量還是3C容貴，都呈增長趨勢(shì)，同時(shí)加入各向異性石墨、碳纖維后，該增加趨勢(shì)更為明顯。電池經(jīng)過初期容量測(cè)試合格后，按照常規(guī)電池壽命試驗(yàn)方法測(cè)試上表1中4類電池的壽命，對(duì)上述電池的壽命測(cè)試數(shù)據(jù)取平均值做成下表2。記錄實(shí)驗(yàn)過程中放電循環(huán)次數(shù)及放電池時(shí)間，制作壽命對(duì)比曲線圖l。表2各類電池國標(biāo)循環(huán)壽命數(shù)據(jù)/次電池類荊AlA2A3A4循環(huán)次數(shù)410417425650從表2可以得知:上述各類電池的國標(biāo)循環(huán)壽命都大于標(biāo)準(zhǔn)中350次的要求，A4類電池壽命可達(dá)650次左右。使用本發(fā)明后電池的壽命可比常規(guī)配方延長200次左右。下表為上述4類電池的重量比能量對(duì)比。表3各類電池重量比能量<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>可見，使用本發(fā)明后，電池的重量比能量由原來的32-34VAH/KG提高到38VAH/KG。實(shí)驗(yàn)結(jié)論以電池正極鉛膏內(nèi)不同的活性物質(zhì)添加劑以及活性物質(zhì)的不同比重對(duì)電池進(jìn)行初期容量、重量比能量、國標(biāo)循環(huán)壽命試驗(yàn)，得出如下結(jié)論隨著配方內(nèi)短纖維、碳素原料及其它活性物質(zhì)的加入并同時(shí)加入各向異性石墨、碳纖維，電池初期容量較目前常用鉛膏電池增加10~15%，國標(biāo)循環(huán)壽命可延長200次左右，重量比能量由原來的32-34VAH/KG提高到38VAH/KG。實(shí)施例2按如下重量百分比稱取各成份1、鉛粉100%，1.40g/o^硫酸含量為鉛粉的12X，去離子水含量為鉛粉的11%，二氧化鉛含量為鉛粉的4.2%，短纖維含量為鉛粉的0.06%，碳纖維含量為鉛粉的0.08%，各向異性石墨含量為鉛粉的0.4%，氧化鉍含量為鉛粉的0.11%。將鉛粉、二氧化鉛、各向異性石墨、短纖維、碳纖維、氧化鉍混合加入合膏機(jī)內(nèi)，攪拌5分鐘，然后快速地加入去離子水?dāng)嚢杈鶆颍倬徛丶尤肓蛩釘嚢杈鶆颍渲瞥摄U膏用來制作6V4AH電池，標(biāo)記為B1。2、鉛粉100%，1.40g/cm3硫酸為鉛粉含量的llX，去離子水為鉛粉含量的10.5%，二氧化鉛為鉛粉含量的3.9%，短纖維為鉛粉含量的0.07%，碳纖維為鉛粉含量的0.10%，各向異性石墨為鉛粉含量的0.2%，氧化鉍為鉛粉含量的0.09%。按上述工藝，制6V4AH電池，標(biāo)記為B2。對(duì)比例電池B3的配方為鉛粉100%，二氧化鉛含量為鉛粉的14.2%，短纖維含量為鉛粉的0.018%，去離子水含量為鉛粉的18%，98%純硫酸含量為鉛粉的4.2%。測(cè)試各類電池20h和3C容量，作為電池初期容量進(jìn)行比較考核。對(duì)上述電池的放電數(shù)據(jù)取平均值做成下表4:表4各類電池初期性能測(cè)試數(shù)據(jù)/h(min)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表4中數(shù)據(jù)可以看出各類電池，放電測(cè)試都能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T19639.1-2005)要求的20h率放電20h和3C放電7分鐘的要求。而且本實(shí)施例的電池容量明顯高于對(duì)比例。電池經(jīng)過初期容量測(cè)試合格后，按照常規(guī)電池壽命試驗(yàn)方法測(cè)試上表中3類電池的循環(huán)壽命，對(duì)上述電池的壽命測(cè)試數(shù)據(jù)取平均值做成下表。表5測(cè)試電池國標(biāo)循環(huán)壽命數(shù)據(jù)/次<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表5可以看出，B1和B2電池壽命循環(huán)次數(shù)均達(dá)600以上，比B3對(duì)比電池延長150左右。測(cè)試兩類電池的國標(biāo)循環(huán)壽命，Bl電池、B2電池、B3電池的壽命對(duì)比曲線如圖2所示。下表為上述各類電池的重量比能量對(duì)比。表6各類電池重量比能量<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>可見，使用本發(fā)明后，電池的重量比能量由原來的33VAH/KG提高到36-38VAH/KG。實(shí)驗(yàn)結(jié)論由于本發(fā)明加入了短纖維、碳纖維、各向異性石墨等添加劑，各種成份的配比重新進(jìn)行了改變，使電池增加了活性物質(zhì)利用率，減少了內(nèi)阻，增加了容量和充放電性能。使重量比能量由原來的32-34VAH/KG提高到36-38VAH/KG，更是延長了電池的使用壽命。注實(shí)施例中提到的國標(biāo)，都是小型閥控密封鉛酸蓄電池技術(shù)條件國家標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GBT19639.1-2005)本發(fā)明的具體實(shí)施方式不僅僅局限于上述實(shí)施例，凡是本發(fā)明所述的技術(shù)方案內(nèi)的實(shí)施都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，其特征在于包括鉛粉、1.4g/cm3硫酸、去離子水、二氧化鉛、短纖維、碳纖維、各向異性石墨和氧化鉍；其中各成分占鉛粉的重量百分比為鉛粉100％，1.4g/cm3硫酸8～12％，去離子水9～11％，二氧化鉛3～4.2％，短纖維0.05～0.06％，碳纖維0.10～0.15％，各向異性石墨0.2～0.4％，氧化鉍0.05～0.11％。2.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，其特征在于所述去離子水電阻率大于等于0.6MQ。3.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，其特征在于所述碳纖維直徑為0.10.9[un，長度為46mm,加入量為鉛粉量的0.1%。4.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，其特征在于所述短纖維長度為12mm，細(xì)度為2Denier。5.如權(quán)利要求1所述的一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，其特征在于所述各向異性石墨細(xì)度為120目、篩余物小于l，灰份小于5，PH值為67。全文摘要本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，包括鉛粉、1.4g/cm³硫酸、去離子水、二氧化鉛、短纖維、碳纖維、各向異性石墨和氧化鉍，其中各成分占鉛粉的重量百分比為鉛粉100％，1.4g/cm³硫酸8～12％，去離子水9～11％，二氧化鉛3～4.2％，短纖維0.05～0.06％，碳纖維0.10～0.15％，各向異性石墨0.2～0.4％，氧化鉍0.05～0.11％。本發(fā)明在活性物質(zhì)內(nèi)一定的水和酸含量的基礎(chǔ)上，添加各向異性石墨、氧化鉍等多種正極活性物質(zhì)，各種成份的配比重新進(jìn)行了改變，不僅能增加電池的初期容量及重量比能量，而且能夠延長電池的循環(huán)壽命。文檔編號(hào)H01M4/62GK101132065SQ20071015189公開日2008年2月27日申請(qǐng)日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日發(fā)明者劉金剛,賈化琦,鐘細(xì)進(jìn),閆新華申請(qǐng)人:深圳市今星光實(shí)業(yè)有限公司