[發明專利]利用鉛酸蓄電池生產用鉛粉制備高純度四堿式硫酸鉛的方法

有效

• 申請號: 201410018020.1
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103936060A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 趙磊;李偉偉;王振波;馬永泉
• 申請（專利權）人: 超威電源有限公司
• 主分類號: C01G21/20
• 分類號: C01G21/20
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及鉛酸電池材料制備領域，特別涉及一種利用鉛酸蓄電池生產用鉛粉制備高純度四堿式硫酸鉛的方法。

背景技術

鉛酸蓄電池因具備安全、可靠、制造簡答、廉價等優點使其成為當今社會應用最為廣泛的化學電源。但同時由于鉛酸蓄電池存在正極板柵過度腐蝕、活性物質軟化脫落和負極硫酸鹽化等嚴重的早期容量損失（PCL）問題，大大制約了它的發展。

研究發現四堿式硫酸鉛具有晶體尺寸大、晶粒間聯接緊密等優點，在鉛酸蓄電池正極板柵存在時能夠構成活性物質的骨架結構，機械強度高，可以抑制PCL現象，延長鉛酸蓄電池的循環壽命。

為了在正極板柵中獲得四堿式硫酸鉛，通常的方法為高溫和膏工藝以及高溫固化工藝，但這樣獲得四堿式硫酸鉛在正極板柵中的分布不均勻，而且高溫和膏過程四堿式硫酸鉛的晶粒尺寸無法控制，容易形成尺寸巨大的晶粒，這會造成電池化成困難，電池初始容量低等不良后果。四堿式硫酸鉛在和膏過程作為添加劑加入鉛膏時，能夠均勻分散，且在和膏以及固化過程中能夠起到加速四堿式硫酸鉛形成的作用，同時能夠很好的控制四堿式硫酸鉛晶粒尺寸，使得電池化成容易，初容量高，延長電池循環壽命。現如今四堿式硫酸鉛的制備方法多采用，純氧化鉛與硫酸化合、氧化鉛與硫酸鉛機械共研、按原子比高溫固相反應法、廢舊電池鉛膏再利用（如CN?103022594?A）等方法，但這些方法存在原料成本高，耗能、生產效率低、以及產物雜質含量高等缺點。因此開發簡單易行的高純度四堿式硫酸鉛制備工藝非常重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用鉛酸蓄電池生產用鉛粉制備高純度四堿式硫酸鉛的方法，通過簡單的兩步反應法制備出高純度的四堿式硫酸鉛，產品純度高、粒徑小、粒徑分布均一，產品原料鉛粉與生產鉛酸電池的鉛粉相同，不會帶入雜質，不存在雜質污染問題，對電池性能無任何不良影響，同時作為添加劑能夠顯著提高電池極板強度，減少電池初期容量損失，延長電池循環壽命，另外生產過程無廢水廢鉛產生，綠色環保。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種利用鉛酸蓄電池生產用鉛粉制備高純度四堿式硫酸鉛的方法，包括如下步驟：

（1）原料準備：準確稱取鉛酸蓄電池生產用鉛粉，根據鉛粉氧化度計算出氧化鉛和游離鉛的含量，按照氧化鉛的鉛元素：硫酸的摩爾比為4.0-7.5:1的配比取硫酸溶液A，按照游離鉛的鉛元素：硫酸的摩爾比為4.0-7.5:1的配比取硫酸溶液B；

（2）第一步反應：將鉛粉、蒸餾水及硫酸溶液A加入反應釜內，反應釜頂蓋連接冷凝回流系統，反應釜底部接通空氣泵，連續通空氣，并加熱反應釜到70-100℃，在連續攪拌下反應1-10h；

（3）第二步反應：待反應釜冷卻到室溫后，加入硫酸溶液B，攪拌混合均勻，將混合液全部轉入機械共研反應器內，共研反應1-10h；

（4）干燥：將第二步反應產物干燥、粉碎后得到最終產品。

作為優選，所述鉛酸蓄電池生產用鉛粉氧化度為65%-95%。

作為優選，硫酸溶液A及硫酸溶液B的密度均為1.04-1.50g/cm³。

作為優選，步驟（2）中鉛粉與蒸餾水質量比為1:1-5。加入蒸餾水其作用為形成液相分散體系，使反應更快速均勻。

作為優選，步驟（2）中通氣流量為1000-4000ml/min。

作為優選，步驟（2）中在連續攪拌下反應3-7h。

作為優選，步驟（3）中共研反應3-7h。

作為優選，步驟（3）中共研反應器轉速在50-100r/min。

作為優選，步驟（4）中將第二步反應產物干燥至水含量小于0.5%。

本發明第一步反應原料混合采用蒸餾水液相分散體系，且通入流通空氣，可以使原料分散均勻，提高反應速度和反應程度。

本發明第二步反應為機械共研過程，共研反應器既作為反應設備也作為粉碎設備，減少設備投入量，產物粒徑細小（平均粒徑小于5μm）。

本發明反應過程分為兩步進行，原料能夠最大限度的轉化，產物純度高。

具體地，在本發明中第一步反應，高溫且空氣流通環境下主要發生兩種反應，分別是氧化鉛同硫酸轉化為四堿式硫酸鉛的反應以及游離鉛自身氧化為氧化鉛的反應。反應方程式分別為：

5PbO+H₂SO₄=4PbO·PbSO₄+H2O和2Pb+O₂=2PbO。