[發明專利]一種調節鉛炭電池容量壽命的正極鉛膏及其制備方法

有效

• 申請號: 201811609167.2
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109742348B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 陳建豐;高云芳;仇波濤;徐新
• 申請（專利權）人: 浙江天能動力能源有限公司;浙江工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/56;H01M4/62;H01M10/06;H01M4/14
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 韓聰

本發明公開了一種調節鉛炭電池容量壽命的正極鉛膏及其制備方法，屬于鉛炭電池技術領域。所述正極鉛膏以質量百分比計，包括：氧化鉛粉80?85％、4BS組合劑0.5?5％、添加劑0.1?0.2％、硫酸溶液5?10％和水9?12％，其中4BS組合劑為粒徑D₉₀小于20μm的4BS晶種混合而成。正極鉛膏以上述不同粒徑4BS晶體組合物為添加劑，使和膏固化過程中生成的骨架4BS尺寸可控，分布均勻，三維交錯結構穩定，增加極板強度，延長電池循環壽命。本發明可在一定范圍調節活性物質中不同尺寸4BS的含量，利于不同類型用途電池的設計。

技術領域

本發明涉及鉛炭電池技術領域，具體涉及一種調節鉛炭電池容量壽命的正極鉛膏及其制備方法。

背景技術

隨著鉛炭電池技術的快速發展，電池負極存在的硫酸鹽化等問題得以改善，負極性能獲得突破性發展，研究表明同等條件下鉛炭負極的壽命提升4-5倍，電池正極性能與鉛炭負極存在不匹配，電池整體壽命受正極性能控制。

在鉛酸蓄電池生產中，為了延長正極的循環壽命，通常最有效的措施之一是采用高含量4BS的鉛膏，使正極極板具有良好的機械強度，能有效地抑制正極活性物質的軟化脫落。其作用主要體現在以下幾個方面：(1)極板固化時，以4BS為主物相的生極板其構成的電極活性物質呈三維網狀連接的骨架結構，4BS呈長粗棒狀，且相互交錯，增大極板活性物質的結合力；(2)相鄰4BS晶體界面間能進行物質交換并形成晶體聯接的點或面；(3)高4BS含量的鉛膏由于pH值較高，會生成4PbO·PbSO₄·xH₂O水合物，該水合物易與板柵腐蝕層表面的Pb(OH)₂相互反應作用，形成連續的連接點或面，使含4BS鉛膏與板柵之間具有良好的結合力；(4)在正極化成的過程中，1mol 4BS晶體氧化形成5mol PbO₂，活性物質的體積只減小了15％，PbO₂很好的保留了固化后4BS的骨架結構，這使得正極極板具有良好的機械強度，能有效地抑制正極活性物質脫落，延長電池循環壽命。

申請公布號為CN 107170954A的專利文獻公開了一種蓄電池鉛膏的高溫和膏工藝，首先進行干攪拌，之后加入水和分散液進行濕攪拌，再進行加酸攪拌，最后再攪拌出膏，和膏機的溫度從干攪拌到加酸攪拌溫度逐漸升高至75-80℃，之后進行三階段的降溫，最后出膏溫度小于45℃，這樣制得的鉛膏質量高，可以明顯提高鉛膏中的4BS含量，進而提高極板的強度和電池的壽命。

申請公布號為CN 104377359 A的專利文獻公開了一種耐深循環鉛酸蓄電池正極鉛膏配方，各組份的重量百分比為：鉛粉70-90％、硫酸3-15％、水3.9-10％、短纖維0.05-2％、膠體石墨0.1-0.4％、四堿式硫酸鉛0.1-0.5％、二氧化硅乳液0.1-1.5％、聚四氟乙烯乳液0.1-5％，四堿式硫酸鉛的顆粒粒徑為10-120nm。通過添加聚四氟乙烯乳液保證充放電過程中活性物質的結構，通過在鉛膏中添加二氧化硅乳液，二氧化硅在鉛膏表面形成網狀結構，保護鉛膏晶體，減少活性物質因充放電過程中體積膨脹收縮造成的軟化、脫落；通過在鉛膏中加入4BS，4BS在鉛膏中起晶種作用，同時采用高溫和膏的工藝，促使鉛膏中生出大量的4BS晶體，以提高電池的循環使用壽命。

但是，通過高溫和膏或高溫固化的方法得到的含4BS鉛膏，其4BS晶體尺寸約20～100μm，如此大的晶體尺寸，會造成極板化成困難、一致性較差、電池初期容量低等影響電池性能的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種容量壽命在一定范圍內可調設計的鉛炭電池正極，以改善現有技術中存在的與鉛炭負極性能不匹配問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：