铅酸蓄电池正极活性材料及制作方法技术

一种铅酸蓄电池正极活性材料的配方及制作方法，配方中所含各成分及其在总量中的重量百分比为：硫酸铅６８～７５％，硫酸１０～１５％，去离子水６～１２％，短纤维０．０４～０．０８％，无机导电添加剂２～４％，有机添加剂１～２．５％；上述材料的制作方法包括用硫酸和铅粉进行反应制备硫酸铅粉以及将硫酸铅粉与其它成分相混合，进行合膏的方法。本发明专利技术用硫酸铅作正极活性材料，可获得比铅粉更高的孔隙率，提高活性物质利用率，提高活性物质利用率，能保证极板的均一性，同时避免环境污染，简化生产过程，缩短生产时间，降低生产成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铅酸蓄电池用正极活性材料的配方组成及其制作方法，属于铅酸蓄电池

技术介绍
在传统的铅酸电池生产过程中，所用的纯铅及由它制成活性氧化铅粉作电极材料所引起的铅污染不仅破坏了环境，而且严重危及了生产工人的健康状况；由于铅粉氧化度的差异会造成极板质量的不均匀，从而影响成组电池电压的一致性；在传统的铅酸电池生产过程中固化是一道非常重要和必需的步骤，传统的漫长固化过程所消耗的电能、人力和设备折旧等，其生产成本是很高的。因此目前人们正在努力寻找新的清洁安全的原材料来代替铅粉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一中能避免环境污染，保证极板的均一性，降低生产成本的。本专利技术的技术方案是铅酸蓄电池正极活性材料配方中所含各成分及其在总量中的重量百分比为硫酸铅 6 8～7 5％硫酸10～15％ 去离子水6～12％短纤维 0.04～0.08％ 无机导电添加剂 2～4％ 有机添加剂 1～2.5％上述硫酸的密度为1.0～1.4g/cm3，无机导电添加剂为石墨，有机添加剂为PTFE。短纤维材料为腈纶。本专利技术的技术方案中还包括所述材料的制作方法，该方法包括用硫酸和铅粉进行反应制备硫酸铅粉的方法以及将硫酸铅粉与其它成分相混合，进行合膏制得铅膏的方法。所述制备硫酸铅粉的方法是将过量的密度为1.2～1.4g/cm3的硫酸加到氧化度80～90％的铅粉中，持续搅拌，直至反应物完全成灰白色，再用蒸馏水清洗，直至清洗液的PH值在6～8时，过滤去水，将过滤后的产物进行干燥研磨得到硫酸铅粉。反应温度控制在50～70℃，研磨后的硫酸铅粉粒度小于200目。所述合膏的方法是按前述百分比，先将硫酸铅粉与无机及有机添加剂相混合，搅拌2～4分钟，接着加入短纤维，搅拌4～6分钟，再将硫酸与去离子水混合后加入其中，搅拌12～18分钟，得到铅膏。采用硫酸铅作为正极活性物质材料具有如下的特点与优点(1)用硫酸铅作活性物质材料制备铅膏可以获得比铅粉更高的孔隙率。因硫酸铅转化为二氧化铅时体积收缩最大，产生的孔隙率也最大，从而硫酸可以轻易扩散到极板的深处，这大大提高了反应的深度和活性物质的利用率。(2)采用硫酸铅做电极活性物质时不存在由于铅粉氧化度的差异会造成极板质量的不均匀的问题，从而保证了极板的均一性。(3)采用硫酸铅做电极活性物质可以简化生产过程，缩减生产时间。采用硫酸铅作电极活性物质制备铅膏，则可以省略固化过程中铅膏中游离铅的氧化与碱式硫酸铅的再结晶等步骤，大大缩短了固化过程的时间，使生产电池的周期缩短，从而节约了传统的漫长固化过程所消耗的电能、人力和设备折旧等，降低了生产成本。(4)采用硫酸铅作为活性物质涂膏时，可以采用较低浓度的硫酸，甚至可以不用硫酸；从而避免产生了大量的热量，减轻了硫酸对设备的腐蚀，节省了和膏时间。(5)从能耗的角度来看，采用硫酸铅作活性物质可以节省能量，用氧化铅或纯铅氧化为二氧化铅所需的电量远远高于硫酸铅转化所需的电量，因此采用硫酸铅作电极活性材料可以节省能量。活性材料中的无机添加剂可提高导电性，缩短化成时间；有机添加剂则增强了板栅与活性物质间的结合力。具体实施例方式将过量的密度为1.28g/cm3的硫酸加到氧化度为90％的铅粉中进行反应，反应在通风和冷却的条件下进行，反应过程中要持续的搅拌，直到反应物完全变成灰白色，反应完全大约需要48小时，反应温度控制在50-70℃。反应后将反应产物用蒸馏水清洗，直到清洗液的pH在7左右，然后过滤，过滤后的产物在50±5℃的烘箱中干燥24小时，最后将干燥过的硫酸铅在研钵中研磨通过200目筛网，制得硫酸铅粉。接着，取硫酸铅粉7.3kg与石墨添加剂0.3kg和PTFE添加剂0.2kg混合，搅拌3分钟，再加入短纤维0.006kg搅拌5分钟，将密度为1.05g/cm3硫酸1.2kg与去离子水0.994kg混合后加到干粉中，搅拌15分钟后制成正极活性材料。用上述活性材料制作正极极板，进而制成12V10Ah阀控式密封铅酸蓄电池以检验硫酸铅作为正极活性材料对电池性能的影响。1、电池的5小时率与2小时率重量比能量分别达到了37.19Wh/Kg和35.47Wh/Kg，55％DOD循环达到了450次。2、采用硫酸铅的铅膏视比重为3.15g/cm3，普通铅膏的视比重为4.20g/cm3，新型铅膏的较低视比重使得在板栅体积一定的情况下减少涂膏量，即减少极板的重量，同时可以增加极板的孔隙率。3、采用铅粉涂膏的正极板的孔隙率为52.3％，采用PbSO4涂膏的正极板的孔率为58.5％，PbSO4的孔率比铅粉的提高了11.9％。由于硫酸铅极板的高孔率性，硫酸可以扩散到极板的深处，增加了反应的深度，因此具有较高的活性物质利用率。4、采用硫酸铅涂膏的正极板在化成后二氧化铅的含量为92.3％，符合槽化成的正极板中二氧化铅含量的要求(行业标准为85％)，这说明采用硫酸铅作为正极活性物质是完全可行的，且转化效率较高。5、从化成后极板的XRD谱图可以看出，化成后极板中主要物相为正方晶型的β-PbO2，晶胞参数为a＝4.955nm，c＝3.386nm。由于极板中的β-PbO2含量较高，因此活性物质的利用率较高。权利要求1.一种铅酸蓄电池正极活性材料配方，其特征是配方所含各成分及其在总量中的重量百分比为硫酸铅 68～75％ 硫酸 10～15％ 去离子水6～12％短纤维 0.04～0.08％ 无机导电添加剂 2～4％有机添加剂 1～2.5％2.按权利要求1所述的铅酸蓄电池正极活性材料配方，其特征是硫酸为密度为1.0～1.4g/cm3。3.按权利要求1所述的铅酸蓄电池正极活性材料配方，其特征是无机导电添加剂为石墨，有机添加剂为PTFE。4.按权利要求1所述的铅酸蓄电池正极活性材料配方，其特征是短纤维材料为腈纶。5.一种按权利要求1所述材料的制作方法，其特征是包括用硫酸和铅粉进行反应制备硫酸铅粉的方法以及将硫酸铅粉与其它成分相混合，进行合膏制得铅膏的方法。6.按权利要求5所述的制作方法，其特征是制备硫酸铅粉的方法是将过量的密度为1.2～1.4g/cm3的硫酸加到氧化度为80～90％的铅粉中，持续搅拌，直至反应物完全成灰白色，再用蒸馏水清洗，直至清洗液的PH值在6～8时，过滤去水，将过滤后的产物进行干燥研磨得到硫酸铅粉。7.按权利要求6所述的制作方法，其特征是反应温度控制在50～70℃，研磨后的硫酸铅粉粒度小于200目。8.按权利要求5所述的制作方法，其特征是合膏的方法是按前述百分比，先将硫酸铅粉与无机及有机添加剂相混合，搅拌2～4分钟，接着加入短纤维，搅拌4～6分钟，再将硫酸与去离子水混合后加入其中，搅拌12～18分钟，得到铅膏。全文摘要一种铅酸蓄电池正极活性材料的配方及制作方法，配方中所含各成分及其在总量中的重量百分比为硫酸铅68～75％，硫酸10～15％，去离子水6～12％，短纤维0.04～0.08％，无机导电添加剂2～4％，有机添加剂1～2.5％；上述材料的制作方法包括用硫酸和铅粉进行反应制备硫酸铅粉以及将硫酸铅粉与其它成分相混合，进行合膏的方法。本专利技术用硫酸铅作正极活性材料，可获得比铅粉更高的孔隙率，提高活性物质利用率，提高活性物质利用率，能保证极板的均一性，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸蓄电池正极活性材料配方，其特征是配方所含各成分及其在总量中的重量百分比为：硫酸铅 ６８～７５％ 硫酸 １０～１５％ 去离子水 ６～１２％短纤维 ０．０４～０．０８％ 无机导电添加剂 ２～４％ 有机添加剂 １～２．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫智刚，张绍辉，唐民洪，管雄俊，
申请(专利权)人：江苏隆源双登电源有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]