阀控式免维护膜铅酸蓄电池制造技术

阀控式免维护膜铅酸蓄电池，包括正负极板、活性物质和电解液，其特征是选加金属催化膜作电池正负极，以活性物质重量为基数加入０．５～１５％的铜基土氮化铬或镍基稀土氮化钛催化膜颗粒，选用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分离膜孔径为５０～４００纳米，孔隙率３０～６０％。本发明专利技术改善了铅膏中铅化合物和ＰｂＳ０等电极反应产物的导电性，增加活性物表面积，提高活性物利用率，有较好的机械、电连续性和集酸作用。利用分离膜耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、渗透量大、分离性好和寿命长等特点，作为电池控制阀，能保证气、液分离的准确性，对电池电化学反应的氧氢化合起到催化作用。催化膜用于电池极板中，提高了铅利用率，减少了板栅数量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及制造阀控铅酸蓄电板的正、负极板制备工艺、膜铅酸蓄电池的 制造工艺，特别是阀控铅酸蓄电池技术。
技术介绍
铅酸电池在工农业各领域有着广泛的应用，然而，铅酸蓄电池目前还存在 着比能量较低，循环寿命短的缺点，同时生产应用中的铅、酸污染不仅破坏了 环境，而且严重影响了人们的健康状况。闽控式密封铅蓄电池以它的无污染、使用寿命长、维护简便等优异性能而 得到了广泛的应用，然而阀控式密封铅酸蓄电池在实际使用中所暴露出来的容 量不足、比能量低、早期容量衰减现象明显、寿命短等问题也应及时解决。提高铅酸蓄电池性能，工作是全方位的，从板栅制作、活性物制取、电解 液构成至电池结构等各方面都在不断溶入新技术、新材料。作为铅酸蓄电池心 脏的正极活性物质被众多专家学者研究最多。为提高铅酸蓄电池正极的性能和 延长电池的使用寿命，长期以来，人们十分注重研究正极添加剂对正极活性物 质利用率的影响。例如，为改善正极性能而添加碳纤维、各向异性石墨和乙炔 碳黑等导电碳素材料，添加稀土金属材料等都已取得了专利。但这些技术效果 不是很显著，目前工业化生产应用的也不多。主要原因是铅酸蓄电池正极有大 量的Pb02和PbS04， Pb02具有非常强的氧化性和高阳极电位特点，这些技术措 施逐渐被氧化失效；PbS04是绝缘体或半导体，铅酸蓄电池在发生电化学反应时， PbS04晶体不断长大，使电极孔道阻塞、活性物质过早软化、脱落或电池失效， 从而对铅酸电池的放电性能和使用寿命造成较大的影响。电池结构研究也是大 量的，特别是阀控电池从阀体结构到氧、氢化合等研究较多。阀控电池控制阀 是阀控电池重要部件，它性能好坏、工作可靠程度与电池寿命等有较大关系。 目前的电池控制阀基本分为机械式和橡胶式二大类，工作原理相同，基本是电 池进行电化学反应时产生的氧、氢、二氧化碳等气体浓度到一定程度时，阀门 自动打开放出气体。这此控制阀存在的问题是，气体排出的同时，水蒸气、酸液也有一定的排出，使电池变干涸报废。
技术实现思路
本专利技术针对阀控铅酸蓄电池目前存在的问题，从改善极板氧化、防止电极 孔道阻塞和抑制水蒸气、酸液溢出、建立气体通道等方面釆取技术措施，提供 一种高比能、高功率、长寿命、耐过放电和可以快速充电的阀控式免维护膜铅 酸蓄电池。本专利技术的技术构思是将金属基催化膜技术应用于电池正极，通过催化膜的作用，改善极板氧化程度，提升电化学反应速度，延长电池寿命；还将有机超 滤膜技术应用于电池正、负极，通过超滤膜作用防止电极孔道阻塞、活性物质 过早软化、脱落，防止电池失效，提高电池性能。本专利技术还将微孔技术应用于 阀控铅酸蓄电池的正负极、控制阀中，使本专利技术成为真正的免维护膜铅酸蓄电 池。本专利技术蓄电池包括正负极板、活性物质和电解液，其特征是选加金属催化 膜作电池正负极，以活性物质重量为基数加入0.5~15%的铜基土氮化铬催化膜 颗粒，选用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分 离膜孔径为50~ 400纳米，孔隙率30~60%。本专利技术选加金属催化膜作电池正负 极，还可以活性物重量为基数加入0. 5~15%的镍基稀土氮化钛催化膜颗粒，选 用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分离膜孔径 为50 400纳米，孔隙率30~60%。本专利技术的电池制造方法如下一、催化膜制造以高分子泡沬为载体通过真空离子镀方法制作铜基稀土氮化铬或镍基稀土 氮化钛催化膜。具体方法是(1) 、微粒镶嵌。通过机械添充法将直径几微米到十几微米的铜或镍微粒 和稀土微粒(为镧系稀土金属氧化物，0. 5 ~ 3 %)镶嵌到高分子泡沬载体网孔中， 再经过滚简挤压而达到微粒镶嵌牢固并保证随后制备薄膜厚度的均匀性；(2) 、微粒结合。在镶嵌微粒的基体上镀取3 5微米的铬膜或钛膜，使得镶嵌微粒与网基体结合为一体；(3) 、催化膜建立。通过物理汽相沉积法于微孔金属网基体上沉积3-5微米厚的铜基稀土纳米晶氮化铬膜或镍基稀土钠米晶氮化钛膜；(4)、将催化膜通过机械方法制成颗粒料掺入已和好膏的电池正、负极活性物中，掺加比例0. 5 — 15°/。(重量比)。此膜在活性物中能显著改善铅膏中铅化合物和PbSO等电极反应的电导、具有机械连续性和电连续性，有效避免电池失效，改善了电池的深循环能力和延 长了电池的使用寿命。以此制作电池极板。二、 分离膜制造分离膜釆用平板式结构，厚度均匀适度，以高分子聚合物如聚乙烯、150 ~ 400分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、高密聚乙烯为原材料，加入扩孔剂、成型剂等，。 以压力烧结法成型。要求滤孔正态分布，开孔均匀，滤孔为蜂巢状网孔，力学 性能优良。具有较高的强度与刚度、适度的韧性与弹性，耐冲击性能良好。此 膜是超滤性质的，孔径在50—400纳米，孔隙率30-60%之间。随电池大小、排 气量多少而变化。该分离膜结构合理、孔径均匀、可有效拦截电解液中发其他 手段难以回收的硫酸，但能去除多余的氢、氧、二氧化碳等气体。三、 电池制造。按传统方式制造蓄电池并将分离膜固定于电池的排气阀位置。此阀具有气、 液分离作用，在一定压力下，能排出气体而液体不能排出。电池活性物中使用催化膜构成了本专利技术的一大特点，催化膜的性质是复合 性的，但它必须集下述作用的一种或多种。 一是改善了铅膏中铅化合物和PbSO 等电极反应产物的导电性，二是增加活性物表面积，提髙活性物利用率，三是 有较好的机械连续性和电连续性、四是具有集酸作用。将分离膜技术应用于电 池是本专利技术的又一特征。膜分离技术以其高效、节能、环保和分子级过滤等特 性，已广泛地应用于水处理、化工、电子、医药、食品加工等领域，但在蓄电 池行业用的并不多，本分离膜具有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、抗微生 物能力强、渗透量大、可清洗性强、孔径分布窄、分离性能好和使用寿命长等 特点，作为电池控制阀，能保证气、液分离的准确性，又能对电池电化学反应 的氧氢化合起到催化作用。将催化膜应用于电池极板中，提高了铅利用率，从而减少了板栅数量。本 专利技术实施例一的电池使用了4正式负极板，而对比电池却用了7正8负极板。膜电池的综合技术指标却高于对比电池。具体实施例方式下面具体实施例。 实施例l以高分子泡沬为载体通过真空离子镀方法制作铜基稀土氣化铬电池催化膜。具体方法是(1)、通过机械添充法将直径几微米到十几微米的铜微粒和稀土微粒镶嵌到高分子泡沫载体网孔中，再经过滚简挤压而达到微粒镶嵌牢固并保证随后制备薄膜厚度的均匀性。(2)通过电镀法，在镶嵌微粒的基体上镀取 几微米的铅膜，使得镶嵌微粒与网基体结合为一体。U)在上述基础上，通过 物理汽相沉积法于微孔金属网基体上沉积3-5微米厚的纳米晶氮化铬膜。将催 化膜通过机械方法制成颗粒料掺入已和好膏的电池正、负极活性物中，掺加比 例0.6%(重量比)，以传统工艺制作极板并进行电池装配。装配时在电池阀控位 置热压控制闽，制成12V10Ah电池。 实施例2以高分子泡沬为载体通过真空离子镀方法制作镍基稀土氮化钛电池催化 膜，将催化膜通过机械方法制成颗粒料掺入已和好膏的电池正、负极活性物中， 掺加比例5%(重量比)，以传统工艺制作极板并进行电池装配。装配时在电池闽 控位置热压控制阀，制成12V10Ah电池。实施例3以高分子泡沬为载体通过真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
阀控式免维护膜铅酸蓄电池，包括正负极板、活性物质和电解液，其特征是选加金属催化膜作电池正负极，以活性物质重量为基数加入０．５～１５％的铜基土氮化铬催化膜颗粒，选用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分离膜孔径为５０～４００纳米，孔隙率３０～６０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴志强，邹德华，张海旭，
申请(专利权)人：戴志强，邹德华，张海旭，
类型：发明
国别省市：21[]