一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金制造技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金。述稀土板栅合金的原料重量比组成为：钙：0.10～0.14％，锡：0.8～1.5％，铝：0.02～0.05％，铋：0.2～0.4％，RE：0.05％～0.15％，余量为Pb。将稀土元素添加到铅酸蓄电池用铅基合金中时，该稀土合金具备Pb‑Sb系和Pb‑Ca系的优点，有效克服了现有技术中制备板栅存在的问题，明显提高了板栅性能，同时也提高了电池性能、延长了电池使用寿命。也解决了冬季充电接受能力差的问题。在铅酸蓄电池领域具有很好的应用前景。

A rare earth grid alloy for lead-acid battery

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金
本专利技术涉及铅酸蓄电池
，特别是涉及一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金。
技术介绍
随着新能源产业的不断发展，国家对环境保护以及资源合理利用的更加重视，铅蓄行业在发展中追求高效实用，追求铅酸蓄电池的高性能，提高电池的使用寿命、深循环以及充电接受能力等，其中板栅合金在蓄电池中起着很重要的作用，改善合金性能是一个很重要的方向。板栅是铅酸蓄电池的支架，它可以支撑活性物质，充当活性物质的载体，也可以传导汇集电流，所以行业对板栅合金的耐腐蚀性能和导电性能有了很大的要求，现在铅酸蓄电池正极板栅合金一般采用铅钙合金。铅钙合金能够替代铅锑合金成为现今的主要使用合金，最大的优点就是钙的析氢过电位相对较高，降低电池负极的析氢量，减少水损失，具有良好的免维护性能。但铅钙合金晶间腐蚀现象严重,钙含量不易控制,尤其是电池板栅表面形成的高阻抗钝化膜严重地阻碍着电池充放电过程的进行,与活性物质的粘接能力下降，使得电池的早期容量损失(PCL)现象加剧,从而大大地缩短电池的使用寿命,其中以正极板栅的影响为最。针对上面原因，通常在合金中添加高含量的锡，在减少钙氧化损耗的同时，生成的Pb-Sn金属间化合物以沉淀的形式分布在铅基体中，加强了铅合金。但锡含量的增加增大了合金的晶粒尺寸，同时部分锡会在晶粒边界析出，导致合金的晶间腐蚀现象。也有在合金中添加镉来提高合金的析氢电位，降低腐蚀程度，消除板栅的脆裂，但是本身镉有毒性，这对于生产本身就有很大的限制。研究者发现稀土元素的添加对铅酸蓄电池板栅有着良好的效果，添加的稀土能够和铅形成金属间化合物，中和某些铅合金的晶间撕裂现象，提高合金的抗拉强度和抗蠕变性，提高电池的深充电能力，提高析氢过电位。稀土元素的添加可以增加铅钙合金的自腐蚀电位、致钝电位，提高铅钙合金的钝化区宽度和过钝电位，降低铅钙合金的致钝电流。
技术实现思路
本专利技术针对的技术问题是：现有技术中制备的板栅存在一定缺陷，影响了电池性能及其实际应用效果。针对上述问题，本专利技术提供了一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金。该板栅同时具备Pb-Sb系及Pb-Ca系的优点，弥补了现有技术中板栅合金存在的不足，使板栅合金及其制备的电池性能与使用寿命得到明显提高。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金，所述稀土板栅合金的原料重量比组成为：钙：0.10～0.14％，锡：0.8～1.5％，铝：0.02～0.05％，铋：0.2～0.4％，RE：0.05％～0.15％，余量为Pb。所述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金，所述Pb为纯度99.95％以上的精铅。所述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金，所述RE选自La、Nd和Sm的一种或任几种的混合。一种上述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金的制备方法，该方法包括以下步骤：按照要求的比例准备Pb-Ca母合金、锡、铝、铋、RE及精铅Pb；取精铅加热至400～550℃制成铅液；取一部分上述铅液，向其中加入Pb-Ca母合金，熔化混合均匀形成Pb-Ca合金熔液；取上述剩余的铅液，向其中加入RE，熔化混合均匀形成Pb-RE合金熔液；将Pb-Ca合金熔液及Pb-RE合金熔液混合，然后加入Sn、Al及Bi，混合熔解至混合均匀，然后浇筑冷却成型，得到板栅合金。所述的稀土板栅合金的制备方法，Ca与铅液混合熔解时的温度为500～600℃，该温度下混合15～30min。所述稀土板栅合金的制备方法，RE与铅液混合熔解时的温度为600～720℃，该温度下混合熔解15～30min。所述的稀土板栅合金的制备方法，加入Sn、Al及Bi元素后，在500～550℃条件下熔解混合15～40min。其中稀土元素能抑制二价铅化合物的生长，促使二价铅化合物向导电性良好、非化学计量的PbO2转变，从而提高了膜的导电性能；稀土的加入可以增加膜的空隙率，增加离子通道，进而提高膜的导电性；对高钙低锡型基体合金，其阳极膜存在的锡会增加PbO晶格缺陷，导致晶格发生畸变，从而增加孔穴导电，提高了膜的导电性能。将稀土元素添加到铅基板栅合金时，可以细化合金晶粒，净化合金组织，并使之均匀化，提高合金的综合力学性能，增加合金膜的致密性，改善合金的耐腐蚀性能，抑制膜中导电性差的二价铅的生长，促进导电性良好的四价铅的生长，从而改善膜的导电性，使电池的充放电更易于进行，进而可以从根本上改善电池的深循环性能。附图说明图1表示常规合金板栅耐腐蚀测试结果图；结果显示，常规合金板栅失重20％(腐蚀严重)。图2表示本专利技术制备的稀土板栅耐腐蚀测试结果图；结果显示，本专利技术稀土合金板栅失重12％(耐腐性能良好)。图3表示常规合金板栅拉伸测试结果图；最大拉力229.6N，拉伸强度20.4MPa。图4表示本专利技术制备稀土合金板栅拉伸测试结果图；最大拉力271.7N，拉伸强度24.2MPa。与现有技术相比，本专利技术具有以下积极有益效果铅基稀土合金使用的稀土原材料很丰富，价格仅为Pb-Sb系的1/4～1/5，Pb-Ca系的1/8～1/9，且无毒无放射性，对环境无污染，对人体无害。将稀土元素添加到铅酸蓄电池用铅基合金中时，该稀土合金具备Pb-Sb系和Pb-Ca系的优点，有效克服了现有技术中制备板栅存在的问题，明显提高了板栅性能，同时也提高了电池性能、延长了电池使用寿命。以本专利技术的稀土板栅合金作为铅酸蓄电池的正极，常规铅钙合金作为负极，制作的电动车用6-DZM-20电池进行循环寿命测试，并和常规电池进行对比，循环寿命比常规电池高出约50次循环，延长了蓄电池的循环使用寿命；低温-15℃和-10℃寿命分别提高了10分钟和5分钟；也解决了冬季充电接受能力差的问题。在铅酸蓄电池领域具有很好的应用前景。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术进行更加详细的说明，以便对本专利技术技术方案的进一步理解，但并不用于对本专利技术保护范围的限制。实施例1一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金，该稀土板栅合金的元素重量比为：Ca为0.125％，Al为0.022％，Sn为1.16％，Bi为0.21％，RE为0.059％，其中RE为La，余量为Pb(纯度为99.95％以上的精铅)。该板栅合金的制备方法如下：(1)按照要求的比例准备Pb-Ca母合金、锡、铝、铋、RE及精铅Pb；(2)取准备的精铅加热至400～550℃制成铅液；(3)取一半步骤(2)的铅液，向其中加入Pb-Ca母合金，在500～600℃条件下熔化混合15～30min，混合均匀形成Pb-Ca合金熔液；(4)取步骤(2)剩余的铅液，向其中加入La，在600～720℃条件下熔化混合15～30min，熔化混合均匀形成Pb-La合金熔液；(5)将步骤(3)的Pb-Ca合金熔液及步骤(4)的Pb-La合金熔液混合，然后加入Sn、Al及Bi，在500～550℃条件下熔解混合15～30min混合熔解至均匀，然后浇筑冷却成型，得到板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金，其特征在于，所述稀土板栅合金的元素重量比组成为：钙：0.10～0.14％，锡：0.8～1.5％，铝：0.02～0.05％，铋：0.2～0.4％，RE：0.05％～0.15％，余量为Pb。/n

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池用稀土板栅合金，其特征在于，所述稀土板栅合金的元素重量比组成为：钙：0.10～0.14％，锡：0.8～1.5％，铝：0.02～0.05％，铋：0.2～0.4％，RE：0.05％～0.15％，余量为Pb。


2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金，其特征在于，所述Pb为纯度99.95％以上的精铅。


3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金，其特征在于，所述RE选自La、Nd和Sm的一种或任几种的混合。


4.一种权利要求1～3任一项所述的铅酸蓄电池用稀土板栅合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
按照要求的比例准备Pb-Ca母合金、锡、铝、铋、RE及精铅Pb；
取精铅加热至400～550℃制成铅液；
取铅液，向其中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，王淼，李松林，闫新华，
申请(专利权)人：河南超威电源有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41