碳胶蓄电池负极铅膏配方及制备方法组成比例

本发明专利技术公开了一种碳胶蓄电池负极铅膏配方，它含有稀硫酸、去离子水、短纤维、羧甲基纤维素、木素磺酸纳、硫酸钡、二氧化硅、碳纤维，余量为铅粉。本发明专利技术还公开了碳胶蓄电池负极铅膏制备方法。本发明专利技术在负极铅膏配方中添加碳纤维，有效提高了碳胶蓄电池的导电能力，从而达到提升大电流放电及充电接受能力。二氧化硅在组分中起到驻液作用，促成电解液被包裹在三维体系的胶体之中，达到延缓电池失水的目的。本发明专利技术组分配置合理，改善负极铅膏性能明显，在常规条件下制备，易于工业化生产。

Formulation and preparation method of negative lead paste for carbon rubber battery

The invention discloses a formula of negative lead paste for carbon rubber battery, which contains dilute sulfuric acid, deionized water, short fibers, carboxymethyl cellulose, sodium lignosulfonate, barium sulfate, silicon dioxide, carbon fibers, and the remainder is lead powder. The invention also discloses a preparation method of negative lead paste for carbon rubber battery. The invention adds carbon fibers to the negative lead paste formula, effectively improves the electric conductivity of the carbon rubber battery, thereby improving the high current discharge and charging acceptance ability. Silicon dioxide acts as a stationary liquid in the components, which causes the electrolyte to be encapsulated in the colloid of three-dimensional system, thus delaying the dehydration of batteries. The composition of the negative lead paste is reasonable, the performance of the negative lead paste is obviously improved, and the negative lead paste is prepared under conventional conditions, which is easy for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
碳胶蓄电池负极铅膏配方及制备方法
本专利技术属于电化学电源
，具体地讲，本专利技术涉及一种铅酸蓄电池系列产品的关键部件配方及制备方法，特别是碳胶蓄电池负极铅膏配方及制备方法。
技术介绍
随着时代的步伐，本行业的研发能力和研发条件普遍得到提升，近几年来对传统的铅酸蓄电池作了多项技术改进，使其性能又上了一个新台阶。例如，通过往铅酸蓄电池的负极铅膏中添加一定量的碳材料，就能够有效提升电池的电性能，对于此类产品本行业俗称为铅碳蓄电池。碳材料属于一种传统的基础材料，它具有较高的电容特性和良好的导电性，往铅酸电池负极铅膏中添加微量的碳后，其积极作用是抑制负极硫酸盐化，提高活性物质的利用率，改善充电接受能力，优化深放电和高倍率等性能。但是，碳材料密度远小于铅粉，而且两者表面张力悬殊，所以碳材料的掺和量和方式必合适。否则，加少了优点发挥不出来，加多了又难以均匀分散，不均质的铅膏涂布负极板稳固性差，强度不足，在电池循环过程中易发生铅膏部分脱落。除此之外，往铅酸蓄电池负极铅膏中添加碳材料还存在另一个副作用，即碳材料在负极铅膏中会降低析氢过电位，伴生的问题是电池加速失水。不同规格的铅酸蓄电池及铅碳蓄电池内置电解液是定量的，失水率直接决定产品的循环寿命。因此，有必要对铅碳蓄电池失水问题进行深入性的专题研究。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有铅碳蓄电池易失水的技术问题，提出一种采用胶质电解质的碳胶蓄电池负极铅膏配方，该配方组分配置合理、原料易得、易掺和、失水率低。本专利技术还配套相应的制备方法。本专利技术通过下述技术方案实现技术目标。碳胶蓄电池负极铅膏配方，其改进之处在于按质量百分比计量下列组分：稀硫酸7.5～8.5%去离子水8～9%短纤维1.0～1.5%羧甲基纤维素0.02～0.4%木素磺酸钠0.02～0.25%硫酸钡1.0～1.5%二氧化硅1.0～2.0%碳纤维0.5～1.0%余量为铅粉。作为进一步改进方案，所述稀硫酸在25℃环境下密度为1.38～1.42g/cm3；所述去离子水的电阻率大于或等于5MΩ·cm；所述短纤维规格为3D×3mm的干纤维，材质是PP或PE或PET；所述碳纤维长0.8～1.0mm，粒径50～75um；所述铅粉的氧化度70～80%，视密度1.6～2g/cm3。配套权利要求1所述的碳胶蓄电池负极铅膏制备方法，其改进之处在于按下列步骤进行：首先按配比量取组分，将量取的羧甲基纤维素、木素磺酸钠、硫酸钡、二氧化硅、短纤维和碳纤维一并加入全自动和膏机内，在搅拌过程中持续加入铅粉，铅粉加完后仍然干搅拌10～15min，之后在搅拌过程中分期加入去离子水，前8～9min内匀速加入占总量10～11%的去离子水，余量的去离子水在10～12min内陆续加完，去离子水全部加完后继续搅拌至少5nin。然后在搅拌过程中陆续加入稀硫酸，要求稀硫酸在21～24min内加完，最后测定视比重，视比重在4.2～4.4g/cm3的铅膏合格。本专利技术与现有技术相比，具有以下积极效果：1、组分配置合理，改善负铅膏性能明显，在常规条件下制备，易于工业化生产；2、在铅膏组分中添加微量碳纤维，显著提高碳胶蓄电池的导电能力，进而提高大电流放电及充电接受能力；3、二氧化硅在组分中起到驻液作用，使得电解液被包裹在三维体系的胶体之中，达到延缓电池失水的目的。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术的技术效果。本次通过三项实施例来验证碳胶蓄电池负极铅膏配方，具体份量见《碳胶蓄电池负极铅膏配方表》。碳胶蓄电池负极铅膏配方表本实施例中取用的稀硫酸在25℃环境下密度为1.40g/cm3，去离子水的电阻率为5MΩ·cm，短纤维规格为3D×3mm的干纤维，其材质为PP，碳纤维长0.8～1.0mm，粒径50～75um，铅粉的氧化度70%，视密度2g/cm3。本专利技术在负极铅膏配方中添加碳纤维，有效提高了碳胶电池的导电能力，从而达到提高大电流放电及充电接受能力。组分中的木素磺酸钠有利于提高电池容量及瞬时大电流性能。负极铅膏中的硫酸钡在放电时作为硫酸铅结晶的中心，起到推迟大电流放电致使活性物质钝化的作用。在充电过程中，硫酸钡因为高度分散于活性物质中，使得铅、硫酸铅等物质之间有效的隔开，而不易进行颗粒间的合并，从而保持活性物有高的比表面积，起到防止比表面积收缩的作用。二氧化硅在组分中起到驻液作用，促成电解液被包裹在三维体系的胶体之中，达到延缓电池失水的目的。羧甲基纤维素在组分中可减消碳材料及二氧化硅对负极铅膏稳固性的负面影响，有效增强负极板的强度，有利于延长电池的使用寿命。按照上述三项实施例的组成分别制作负极铅膏，具体步骤如下：首先按配比量取组分，将量取的羧甲基纤维素、木素磺酸钠、硫酸钡、二氧化硅、短纤维和碳纤维一并加入全自动和膏机内，在搅拌过程中持续加入铅粉，铅粉加完后仍然干搅拌10～15min，之后在搅拌过程中分期加入去离子水，前8～9min内匀速加入占总量10～11%的去离子水，余量的去离子水在10～12min内陆续加完，去离子水全部加完后继续搅拌至少5nin。然后在搅拌过程中陆续加入稀硫酸，要求稀硫酸在21～24min内加完，最后测定视比重，视比重在4.2～4.4g/cm3的铅膏合格。下面通过实施例来检验本专利技术制备的负极铅膏应用效果，特别是对碳胶蓄电池性能改善程度。首先，按三项实施例所列组分和方法制备负极铅膏，然后在常规条件下分别涂布负极板，应用该负极板制成6-GFMHR-800W碳胶蓄电池，每项实施例制作9只，共27只，每项实施例分成三组，每组3只，分别作充电接受能力试验，恒功率放电试验和循环寿命试验。充电接受能力试验从三项实施例中各取一组碳胶蓄电池作充电接受能力试验。试验条件定为：以30A电流放电3h，再放入0℃的低温室中16h，取出后1min内，以恒定电压14.4V/只对电池进行充电，10min后测得最大充电电流值，试验结果见《充电接受能力试验结果表》。充电接受能力试验结果表恒功率放电试验从三项实施例中再各取一组碳胶蓄电池作恒功率放电试验。试验条件定为：分别以800W/单体恒功率放电至终压10.02V，试验结果见《每组平均放电时间结果表》。每组平均放电时间结果表循环寿命试验将三项实施例中剩余的各一组碳胶蓄电池作循环寿命试验。循环制式为：以恒流10A放电至电池组终止电压10.8V/只为一循环，当整组电池的放电容量低于额定容量的80%认定循环寿命终止，试验结果见《循环寿命试验结果表》。循环寿命试验结果表另外，本专利技术实施例1循环50次时，容量为初始容量的96%，容量衰减仅4%。实施例2循环50次时，容量为初始容量的97%，容量衰减仅3%。实施例3循环50次时，容量为初始容量的95%，容量衰减仅5%。对比例循环50次时，容量为初始容量的85%，容量衰减达15%。由此可知，本专利技术的容量衰减速度比现有技术慢很多，而且循环寿命也显著提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于按质量百分比计量下列组分：稀硫酸               7.5～8.5%去离子水             8～9%短纤维               1.0～1.5%羧甲基纤维素         0.02～0.4%木素磺酸钠           0.02～0.25%硫酸钡               1.0～1.5%二氧化硅             1.0～2.0%碳纤维               0.5～1.0%余量为铅粉。

【技术特征摘要】
1.一种碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于按质量百分比计量下列组分：稀硫酸7.5～8.5%去离子水8～9%短纤维1.0～1.5%羧甲基纤维素0.02～0.4%木素磺酸钠0.02～0.25%硫酸钡1.0～1.5%二氧化硅1.0～2.0%碳纤维0.5～1.0%余量为铅粉。2.根据权利要求1所述的碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于：所述稀硫酸在25℃环境下密度为1.38～1.42g/cm3。3.根据权利要求1所述的碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于：所述去离子水的电阻率大于或等于5MΩ·cm。4.根据权利要求1所述的碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于：所述短纤维规格为3D×3mm的干纤维，材质是PP或PE或PET。5.根据权利要求1所述的碳胶蓄电池负极铅膏配方，其特征在于：所述碳纤维长0.8～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：树荣亮，肖莹，李静，刘巍，楼志强，杨宝峰，
申请(专利权)人：双登集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32