本发明专利技术公开了一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料。该正极材料按照质量份包含以下组份：α‑氧化铅65～75份；β‑氧化铅5～15份；铅粉20～30份；导电纤维0.05～0.2份；导电剂1.65～4.2份；助剂2.95～5.8份。本发明专利技术的正极材料具有低电阻率、高充放电性能和大容量的特点，具有比碳材料更高的析氢析氧电位，有效抑制电池在充电末期的气体析出，减少电池失水，提高正极活性物质与板栅结合强度增强活性物质导电性改善电池容量和循环寿命。
A high performance cathode material for long life power lead-acid batteries
The invention discloses a high-performance long-life power lead-acid battery cathode material. The cathode material consists of 65 to 75 parts of alpha lead oxide, 5 to 15 parts of beta lead oxide, 20 to 30 parts of lead powder, 0.05 to 0.2 parts of conductive fiber, 1.65 to 4.2 parts of conductive agent and 2.95 to 5.8 parts of additives. The cathode material of the invention has the characteristics of low resistivity, high charge-discharge performance and large capacity, has higher hydrogen evolution and oxygen evolution potential than carbon material, effectively restrains the gas precipitation of the battery at the end of charging, reduces the water loss of the battery, improves the bonding strength between the cathode active material and the grid, enhances the conductivity of the active material and improves the battery capacity. And cycle life.
【技术实现步骤摘要】
一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料
本专利技术涉及铅酸蓄电池领域，具体涉及一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料。
技术介绍
铅酸蓄电池(Lead-acidbattery)于1859年由法国人普兰特(Plante)专利技术，其主要由正极板、负极板、电解液、隔板、电解槽、电池盖、极柱等组成。其正极的主要活性成分是二氧化铅，负极的主要活性成分是铅，电解液是硫酸溶液。其放电时涉及的化学反应如下：放电正极：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O；放电负极：Pb+SO42--2e-＝PbSO4；铅酸蓄电池其充放电性能好、安全稳定且价格便宜，目前被广泛应用到电动助力车以及作为汽车的启动电源。虽然铅酸蓄电池的应用非常广泛，但是比能量、循环寿命方面还有待提高，特别是电池的容量及电池使用的寿命。而这几方面性能一般有正极板活性物质决定，影响正极板活性物质的是正极铅膏的配方，铅膏的配方可以影响电池的容量、寿命、以及其它性能。目前大多数铅蓄电池生产厂的铅膏配方都采用岛津球磨法制备的含量氧化度在70-80%铅粉、导电剂、粘合剂和纤维的物料组分，增加配方中的导电剂、粘合剂和纤维的含量可以提高电池的初期性能，但是导致活性物质附着强度降低，电池的使用寿命降低。中国专利CN105489888A中公布一种蓄电池正极铅膏配方，配方组分配比为：β氧化铅100，去离子水11-20、硫酸3-5、石墨0.1-1、短纤维0.05-0.15该配方解决了化成及充放电过程中的转化效率及电池的放电容量等问题，但该配方未考虑到纯β氧化铅作为配方合膏填涂到板栅上在固化工序无法解决板栅腐蚀层形成与铅膏结合的结合力强度问题，导致在后期充放电循环过程中造成铅膏与板栅结合不牢造成电化学极化增大，影响后期的充放电效率，同时由于结合问题易造成铅膏泥化脱落影响电池的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提出一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，通过加强活性物质的结合力，来提高电池的寿命。本专利技术提出一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，按照质量份包含以下组份：α-氧化铅65～75份；β-氧化铅5～15份；铅粉20～30份；导电纤维0.05～0.2份；导电剂1.65～4.2份；助剂2.95～5.8份。α-氧化铅不仅可以与硫酸反应合膏后形成稳定的3BS网状结构保证电池的初始容量，同时α-氧化铅具有良好的机械结构，可以更好的为活性物质提供附着骨架，由于其有很好的机械性能，可以降低附着其表面上活性物质的软化脱落，从而大大的提高了电池的使用寿命。β-氧化铅可以在合膏固化过程中形成高强度的4BS网状结构，提高活性物质的结合力，防止电池在循环使用过程中活性物质过早泥化脱落失效，延长电池的寿命；同时β-氧化铅具有较强的放电容量，提高电池的容量。α-氧化铅是活性物质的骨架，容量比较小；β-氧化铅依附α-氧化铅构成的骨架上面，其荷电能力比α-氧化铅强很多。氧化铅放电以后输出硫酸铅，充电时硫酸铅生产氧化铅。而充电的时候，在强酸环境中只能够生成β-氧化铅。所以电池深放电以后，一旦具有骨架作用的α-氧化铅参与放电生成硫酸铅以后，就再也不能够恢复成为α-氧化铅，而充电只能生成β-氧化铅。正极板软化就出现了。正极板一旦出现软化，起到支持作用的多孔结构被破坏了，正极板的多孔被电池极板的压力压实了，就降低了参与反应的真实面积，电池容量和电池寿命就大大降低了，这样，本专利技术中为了避免这种情况的发生，加入大量α-氧化铅作为活性物质的骨架，为活性物质提供了一个坚实的骨架，降低了电池容量和电池寿命的损耗。铅粉在固化工程中能氧化发生自热利于铅膏3BS/4BS网状结构的形成，增强铅膏的结合力同时因自身内热也利于板栅腐蚀层的形成增强铅膏与板栅的结合力。固化后少量的纯铅的存在也利于化成；同时少量铅粉也能起到良好的导电作用，增加了电池的使用性能。导电纤维具有很多的导电性、耐久性和耐腐蚀性，不仅提高了导电能力，增强固化过程中活性物质的结合力，增强极板机械强度，使极板活性物质不易脱落，延长蓄电池极板使用时间。本专利技术中通过加入一定量的导电剂来提高电池内部的导电性能，进而增强了电池的性能，应该对导电剂的加入量进行控制，不能过多，加入过多的导电剂会影响电池的极板的强度，同时也降低了活性物质的结合力，从而导致电池的使用寿命受到影响。进一步的，还包含硫酸6～10份。进一步的，还包含去离子水10～15份。本专利技术中采用的是硫酸和去离子水组成的电解液，电解液不限于液态或者胶态。优选的，本专利技术中的电解液中还包含了二氧化硅2～3份、硫酸钠1～2份、聚丙烯酰胺0.02～0.1份、聚丙烯酸钠0.02～0.1份、硫酸镧0.02～0.1份、硫酸铈0.02～0.1份、氧化钨0.02～0.1份、氧化钼0.02～0.1份。是一种性能优良的电解液，它结合了汽相氧化硅胶体颗粒主要依靠氢键结合，形成骨架的优点，具有凝胶过程的可逆性，因此稳定了电解液地凝胶性能和流变性。本专利技术避免了单独使用硅酸钠胶体所出现的不利影响，加入了一些微量的化学成分，形成一种新型的胶体电解液，改善了成胶特性，提高蓄电池的容量，延长深放电循环使用寿命。进一步的，所述去离子水的电导率小于或等于2μs/cm。其目的是保证去离子水自身能够绝缘，不影响电解液的离子导电。进一步的，所述导电剂按照质量份包含以下组份：硫酸钠0.1～0.5份；硫酸亚锡0.5～1份；氧化铋0.5～1份；胶体石墨0.5～1.5份。硫酸钠能够在合膏过程中增加正极活性物质的孔率与导电性。电池一般采用的超细玻璃纤维隔板具有两种细小的孔，一种是平行于隔板平面的微孔，另一种是垂直于隔板平面的较大孔(最大孔径可达26ηm)，后者有利于氧气向负极扩散，但也是铅枝状晶体生长的通路，再加上蓄电池的紧密装配形式，更容易引起极板间微短路。枝晶短路是铅的溶解和沉淀引起的，我们在电解液中添加硫酸钠或硫酸钾，就增加了硫酸根的浓度，由于硫酸根存在能抑制铅离子在电解液里面存在，因为硫酸铅析出速度相对较快。正因为硫酸铅析出速度快无法形成规则致密的大晶体，故抑制了铅晶短路，且这些无规则小颗粒的硫酸铅在充电时比较容易恢复为活性物质，不仅增强了电池的使用性能，而且也阻碍了活性物质的脱落，延长电池的寿命。硫酸亚锡具有较强的抗拉强度、延展性、硬度及晶粒强化作用。不仅可以强化电池中活性物质的导电性，而且还可以延长电池的使用寿命。硫酸亚锡具有较低的热膨胀系数，因此，在循环冲放电时，板栅不易变形；其被腐蚀时较均匀，且对板栅腐蚀膜中氧化铅的生长有显著的抑制作用，增强了板栅与活性物质之间的“粘附力”，有利于铅蓄电池的深充深放能力及循环充放寿命。在铅蓄电池的正极板中，硫酸亚锡的存在对于极板上的氧化铅的形成有显著作用。以纯铅做板栅的电池，所达到的最大电化学容量不会因电池反复充放而进一步增加，但对铅锑合金体系发现容量却随充放的反复进行而逐渐增加。这可能来自两方面的影响：一是硫酸亚锡促进两种高汞形态的α-氧化铅和β-氧化铅之间的晶键合；二是硫酸亚锡在腐蚀产物中作为β-氧化铅的成核催化剂而附着于板栅的表面。氧化铋可以增强板栅与活性物质接触界面的导电性，有效提高了极板充电接受能力、大电流放电能力和低温放电能力，提高了极板活物质利用率，对改善电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：按照质量份包含以下组份：α‑氧化铅 65～75份；β‑氧化铅 5～15份；铅粉 20～30份；导电纤维 0.05～0.2份；导电剂 1.65～4.2份；助剂 2.95～5.8份。
【技术特征摘要】
1.一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：按照质量份包含以下组份：α-氧化铅65～75份；β-氧化铅5～15份；铅粉20～30份；导电纤维0.05～0.2份；导电剂1.65～4.2份；助剂2.95～5.8份。2.如权利要求1所述的一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：还包含硫酸6～10份。3.如权利要求1所述的一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：还包含去离子水10～15份。4.如权利要求3所述的一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：所述去离子水的电导率小于或等于2μS/cm。5.如权利要求1所述的一种高性能长寿命动力铅酸蓄电池正极材料，其特征在于：所述导电剂按照质量份包含以下组份：硫酸钠0.1～0.5份；硫酸亚锡...
【专利技术属性】
技术研发人员：代少振，项晨，
申请(专利权)人：超威电源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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