一种铅蓄电池板栅合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅蓄电池板栅合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)采用熔盐电解法制备铝‑镧‑铈稀土母合金；(2)将铝‑镧‑铈稀土母合金与钠、部分铅熔融并搅拌均匀制备成中间合金；(3)将中间合金与钙、锡和剩余铅熔融并搅拌均匀制成所述铅蓄电池板栅合金。本发明专利技术通过熔盐电解法配制稀土母合金，相较于通过先从氧化物中制备稀土元素单质再用单质直接配制，制得的稀土母合金成分稳定，杂质含量少，且原材料利用率更高，直接以稀土氧化物为原料，原料更易得，稀土金属利用率达到90％以上；再配制成中间合金来生产工作和金，成分更加均匀，过程可控性高。

Preparation method of grid alloy for lead-acid battery

The invention discloses a preparation method of grid alloy for lead-acid batteries. The preparation method comprises the following steps: (1) preparing Al\\ La Ce rare-earth master alloy by molten salt electrolysis; (2) melting and stirring Al\\ La\\ Ce rare-earth master alloy with sodium and part of lead to prepare intermediate alloy; (3) preparing intermediate alloy with calcium and tin The lead-acid battery grid alloy is made by melting and stirring residual lead. The rare earth parent alloy prepared by molten salt electrolysis is more stable in composition, less in impurities and higher in utilization ratio of raw materials than by preparing rare earth elements from oxides and then directly using them. More than 90% of the alloy can be obtained, and the composition of the alloy is more uniform and the process is controllable.

【技术实现步骤摘要】
一种铅蓄电池板栅合金的制备方法
本专利技术涉及铅蓄电池生产
，特别是涉及一种铅蓄电池板栅合金的制备方法。
技术介绍
铅蓄电池属于可逆直流电源，可将化学能转变为电能，同时也可将电能转变为化学能。铅蓄电池主要由电解液、电池槽以及极群组成，铅蓄电池的电解液为硫酸溶液，其中极群主要由正极板、负极板和隔板组成，隔板主要起到储存电解液，作为氧气复合的气体通道，起到防止活性物质脱落以及正、负极之间短路的作用。在蓄电池生产加工过程中，板栅作为铅膏的载体和导体，铅膏只有填涂在板栅上经过固化干燥后才能成为极板，而极板却是铅蓄电池的核心，板栅犹如骨架，对整个极板的强度和使用寿命都有直接的影响。铅蓄电池板栅对极板具有分流作用，使得电流均匀分布到活性物质中，而且对电流的传导体起着集流、汇流和输流的作用，因此铅蓄电池板栅是决定电池性能的关键性因素。授权公告号CN101656312B公开了高能量蓄电池板栅用合金材料及其制备方法，合金材料化学成分重量百分比为：Ca0.06％-0.14％，Sn0.1％-2.0％，Al0.01％-0.06％，Zn0.01-0.1％，稀土0.001-2.0％，余量为Pb。所述稀土为Er、Yb中的一种或两种，或者为Ho、Er、Tm、Yb的混合物。制备方法包括下列步骤：将Ca、Al、稀土按所述的配比加入坩埚电炉中，在600～900℃温度下，抽真空、通氮气保护进行熔炼；再按所述的配比加入Pb、Sn、Zn，在550～650℃温度下熔炼，并将其搅拌均匀、静止后取样(根据试样成分进行合金成分调整)、然后将渣捞出，在上述温度下保温0.5～3小时，再进行冷却，冷却速度控制在102K～105K/S。公开号为CN103762369A的中国专利技术专利公开了一种铅酸蓄电池正极板栅用稀土铅合金，由下列重量百分比组分的材料熔化制得：钙0.01％～0.12％，锡1.2～2.0％，铝0.02％～0.05％，镧0.01％～0.12％，钇0.01％～0.12％，铈0.02％～0.15％，其余为铅。授权公告号CN102329982B一种铅锑稀土正极板栅合金及其制备方法，由以下质量分数的金属元素组成：锑：0.5％～1％、镧：0.005～0.1％、钐：0.005～0.1％、铅为余量。制备时，先制备铅-镧、铅-钐合金作为母合金；在熔融的铅液中加入纯锑，并搅拌至完全熔融，然后再加入铅-镧、铅-钐母合金进行混合熔炼，制得所述铅锑稀土正极板栅合金。现有的铅稀土合金配制，由于稀土金属的熔点非常高，一般在1000℃左右甚至更高，在这么高的温度下配制合金能耗高、烧损大，稀土金属的利用率一般在80％以下，稀土元素的含量不易控制。稀土本身杂质含量就比较多，直接配制需要利用稀土金属单质，而自然界中稀土多以氧化物存在，稀土单质的生产和提纯需要消耗大量的能源和成本，配制出的合金也可能含有更高的杂质含量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的不足，提供了一种铅蓄电池板栅合金的制备方法，克服了现有技术中配制稀土合金能耗高、烧损大且杂质含量多，稀土金属利用率较低等问题。一种铅蓄电池板栅合金的制备方法，所述铅蓄电池板栅合金的组分为：锡1.0～2.0wt％，钙0.05～0.10wt％，镧0.02～0.05wt％，铈0.02～0.05wt％，钠0.02～0.05wt％，铝0.01～0.04wt％，余量为铅；所述制备方法包括以下步骤：(1)采用熔盐电解法制备铝-镧-铈稀土母合金；(2)将铝-镧-铈稀土母合金与钠、部分铅熔融并搅拌均匀制备成中间合金；(3)将中间合金与钙、锡和剩余铅熔融并搅拌均匀制成所述铅蓄电池板栅合金。熔盐电解法制备铝-镧-铈稀土母合金的方法包括以下步骤：(a)向电解质体系中加入氧化镧、氧化铈和氧化铝的混合物，该混合物与电解质体系的质量比为1∶50～1∶10；(b)熔盐电解共析制得铝-镧-铈稀土母合金。熔盐电解，是利用电能加热并转换为化学能，将某些金属的盐类熔融并作为电解质进行电解，以提取和提纯金属的冶金过程。当熔融电解质与金属接触时，两者之间将产生一定的电势差，即电极电势。在同一熔盐中插入两个电极，并利用外加电压通过直流电，当电压达到一定的数值时，熔盐中的某些组分将分解所述电解质体系的组分为：氟化镧30～40wt％，氟化铈30～40wt％，氟化锂10～20wt％，氟化钡10～20wt％。氟化物电解工艺适用于制备低熔点的稀土金属。氧化镧、氧化铈和氧化铝的混合物中各组分的量为氧化镧10～40wt％、氧化铈10～40wt％、氧化铝30～80wt％。由于各氧化物中金属元素与氧元素的比例有所不同，所以各氧化物混合物的质量比例与最终所得板栅合金中的比例有所不同。熔盐电解使用的电解槽为石墨坩埚，阳极为石墨片，阴极为钼棒，使用钼坩埚作为合金接收器；熔盐电解的阳极电流密度为1.0～1.5A/cm2，阴极电流密度为15～20A/cm2，电解温度为850～950℃。熔盐电解的各个参数均为大量实验的基础上总结的结果较好的条件范围。所述铝-镧-铈稀土母合金的组分为：铝10～50wt％，镧25～50wt％，铈25～50wt％。中间合金的组分为：铝1～4wt％，镧2～5wt％，铈2～5wt％，钠2～5wt％，余量为铅。中间合金的制备使用真空熔炼法，在真空熔炼炉内投入铅，熔化后升温至950～1000℃，边搅拌边加入铝-镧-铈稀土母合金和钠，继续搅拌20～40min后降温，在温度为550℃～650℃时铸锭。真空熔炼法是在真空条件下进行金属与合金熔炼的特种熔炼技术。大气熔炼和浇注的主要缺点之一是合金成分(主要是一些比较活泼的元素)由于烧损不易准确控制，而真空熔炼不受周围气氛污染，金属液与大气中的氧和氮脱离接触，所以真空熔炼能严格控制合金中活泼元素的含量，将合金成分控制在很窄的范围内，因而能保证合金的性能、质量及其稳定性。步骤(3)中先将铅投入熔铅炉中熔化，然后升温至620℃～670℃，边搅拌边加入所述中间合金，继续搅拌10～15min混合均匀；边搅拌边加入钙，钙熔化后继续搅拌10～15min；边搅拌边加入锡，锡熔化后继续搅拌10～15min，然后降温，在温度为550℃～600℃时铸锭。真空熔炼法的各个参数均为大量实验的基础上总结的结果较好的条件范围。所述铅为铅含量≥99.994％的电解铅。本专利技术通过熔盐电解法配制稀土母合金，相较于通过先从氧化物中制备稀土元素单质再用单质直接配制，制得的稀土母合金成分稳定，杂质含量少，且原材料利用率更高，直接以稀土氧化物为原料，原料更易得，稀土金属利用率达到90％以上；再配制成中间合金来生产工作和金，成分更加均匀，过程可控性高。附图说明图1为本专利技术制备方法的流程图。图2为实施例7制备的板栅合金的金相检测结果图。图3为对比例1制备的板栅合金的金相检测结果图。图4为对比例2制备的板栅合金的金相检测结果图。图5为实施例7制备的板栅合金制备成板栅后的金相检测结果图。图6为对比例1制备的板栅合金制备成板栅后的金相检测结果图。图7为对比例2制备的板栅合金制备成板栅后的金相检测结果图。图8为实施例14中电池循环寿命检测结果图。具体实施方式如图1所示为本专利技术制备方法的流程图，先制备铝-镧-铈稀土母合金，再将铝-镧-铈稀土母合金与钠、部分铅制备成中间合金；最后将中间合金与钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅蓄电池板栅合金的制备方法，其特征在于，所述铅蓄电池板栅合金的组分为：锡1.0～2.0wt％，钙0.05～0.10wt％，镧0.02～0.05wt％，铈0.02～0.05wt％，钠0.02～0.05wt％，铝0.01～0.04wt％，余量为铅；所述制备方法包括以下步骤：(1)采用熔盐电解法制备铝‑镧‑铈稀土母合金；(2)将铝‑镧‑铈稀土母合金与钠、部分铅熔融并搅拌均匀制备成中间合金；(3)将中间合金与钙、锡和剩余铅熔融并搅拌均匀制成所述铅蓄电池板栅合金。

【技术特征摘要】
1.一种铅蓄电池板栅合金的制备方法，其特征在于，所述铅蓄电池板栅合金的组分为：锡1.0～2.0wt％，钙0.05～0.10wt％，镧0.02～0.05wt％，铈0.02～0.05wt％，钠0.02～0.05wt％，铝0.01～0.04wt％，余量为铅；所述制备方法包括以下步骤：(1)采用熔盐电解法制备铝-镧-铈稀土母合金；(2)将铝-镧-铈稀土母合金与钠、部分铅熔融并搅拌均匀制备成中间合金；(3)将中间合金与钙、锡和剩余铅熔融并搅拌均匀制成所述铅蓄电池板栅合金。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，熔盐电解法制备铝-镧-铈稀土母合金的方法包括以下步骤：(a)向电解质体系中加入氧化镧、氧化铈和氧化铝的混合物，该混合物与电解质体系的质量比为1∶50～1∶10；(b)熔盐电解共析制得铝-镧-铈稀土母合金。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电解质体系的组分为：氟化镧30～40wt％，氟化铈30～40wt％，氟化锂10～20wt％，氟化钡10～20wt％。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，氧化镧、氧化铈和氧化铝的混合物中各组分的量为氧化镧10～40wt％、氧化铈10～40wt％、氧化铝30～80wt％。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，熔盐电解使...

【专利技术属性】
技术研发人员：代飞，刘青，高根芳，姚秋实，汤序锋，胡曙，周文渭，熊正林，
申请(专利权)人：天能电池集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33