專利名稱：一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛酸蓄電池領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池是1859年由法國(guó)人普蘭特(Plante)發(fā)明的，至今已有一百多年的歷 史，在鉛酸蓄電池理論研究、產(chǎn)品種類及品種、產(chǎn)品電氣性能等方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。鉛酸蓄電池自發(fā)明后，由于其價(jià)格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠 性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)，在化學(xué)電源中一直占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不 論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個(gè)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的 重要作用。動(dòng)力用鉛酸蓄電池的主要組成部件為正極板、負(fù)極板、玻璃纖維隔板、蓄電池槽、 蓄電池蓋、電解液(稀硫酸)、引出端子和安全閥等。最初的鉛酸蓄電池，使用兩塊鉛板在硫酸溶液中通過反復(fù)多次的充放電循環(huán)變?yōu)?正負(fù)極，無所謂板柵而言。1880年，F(xiàn)aure提出了涂膏式極板，即將鉛膏涂在薄鉛板上，鉛板 作為集流體。1881年，Swan首先提出板柵概念，取代以前所用的鉛板。這之后，Sellon發(fā) 明了鉛銻合金板柵，其他各種各樣的板柵也相繼出現(xiàn)。正極板和負(fù)極板中的板柵是動(dòng)力用鉛酸蓄電池的主要組成部分，在電池中支撐活 性物質(zhì)，充當(dāng)活性物質(zhì)的載體，傳導(dǎo)和匯集電流，使電流均勻分布在活性物質(zhì)上，以提高活 性物質(zhì)的利用率。板柵常被活性物質(zhì)所覆蓋，與電解液接觸面積較小，因此，它參加電化學(xué) 反應(yīng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活性物質(zhì)，但導(dǎo)電能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性物質(zhì)，導(dǎo)電性能良好的板柵可 以使電流沿著筋條均勻分布，從而提高活性物質(zhì)的利用率。申請(qǐng)?zhí)枮?01110106277.9的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種鉛酸蓄電池正板柵 合金，由鉛、鈣、錫和稀土元素組成，其中稀土元素為釤或鋱，各組分重量百分比為鈣 0. 03-0. 18%，錫0. 1-2%，稀土元素0.005-0. 2%和余量鉛。該合金提高了板柵合金耐腐 性，減少板柵筋條的斷裂，提高了電池的浮充壽命，另外，提高了電池的充電接受能力，防止 電池充放電過程中的容量衰減，延長(zhǎng)了電池的循環(huán)壽命。現(xiàn)在所生產(chǎn)的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵在使用過程中容易受到因硫酸濃度分層，而 使?jié)獠顦O化擴(kuò)大，從而產(chǎn)生極化阻抗，降低了活性物質(zhì)的利用率，在深放電條件下，由于板 柵和活性物質(zhì)的結(jié)合能力降低，會(huì)使電池容量大幅度下降，并且容易發(fā)生極板活性物質(zhì)脫 落，造成板柵腐蝕從而導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，循環(huán)壽命縮短，而且現(xiàn)在所使用的動(dòng)力用鉛酸蓄 電池板柵合金深放電范圍淺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，提高了板柵的導(dǎo)電性以及板柵與 活性物質(zhì)的結(jié)合能力，延長(zhǎng)了蓄電池使用壽命，增強(qiáng)了動(dòng)力用鉛酸蓄電池耐深充放電能力。一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，原料重量百分比組成為
Ca 0. 05 0. 50%，Sn 1 5%,Na 0. 05 0. 50%，A1 0. 01 0. 50%，Pb 93. 5 98. 89%。在合金中加入鈣形成的鉛鈣合金電阻較小，接近純鉛，適于低溫啟動(dòng)，在鈣上氫析 出的超電勢(shì)較高，降低了電池的自放電及水的損耗，具有較好的免維護(hù)性，鉛鈣合金為沉淀 硬化型，即在鉛基質(zhì)中形成Pb3Ca金屬間化合物的細(xì)晶粒沉淀，沉淀在鉛基質(zhì)中成為硬化網(wǎng) 絡(luò)，使合金具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。所述的Na為金屬鈉，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的延展性，可以有效地傳導(dǎo)和匯集 電流，鈉的硬度較低，適當(dāng)?shù)靥砑?，可以在活性物質(zhì)膨脹、收縮時(shí)，板柵不容易變形，進(jìn)而防 止活性物質(zhì)脫落或者龜裂翹曲，使動(dòng)力用鉛酸蓄電池的導(dǎo)電性和耐腐蝕性提高10 15%。 由于金屬鈉性質(zhì)極活潑，因此添加量應(yīng)嚴(yán)格控制。所述的Sn為金屬錫，可以保證板柵合金中鈉和鈣的析出，改善澆鑄性和機(jī)械強(qiáng) 度，影響合金的硬化時(shí)效速度，改善合金表面與活性物質(zhì)結(jié)合的微觀結(jié)構(gòu)，增加板柵合金與 活性物質(zhì)之間的結(jié)合能力，當(dāng)活性物質(zhì)膨脹收縮時(shí)，板柵不易變形，減少活性物質(zhì)的脫落。作為優(yōu)選，板柵合金原料重量百分比組成為Ca 0. 07% 0. 08%，Sn 1. 4 1. 6%，Na 0. 05% 0. 10%，A1 0. 015 % 0. 03%，Pb 98. 19 % 98. 465%。合金中Sn的含量過高時(shí)，可能會(huì)引起電池的自放電，Na含量過高時(shí)，可能導(dǎo)致 極板耐腐蝕性能的降低，因此，Sn重量百分比優(yōu)選為1.4 1.6%，Na重量百分比優(yōu)選為 0. 05% 0. 10%。進(jìn)一步優(yōu)選，板柵合金原料重量百分比組成為Ca 0. 07% 0. 08%，Sn 1. 4% 1. 5%,Na 0. 08% 0. 09%，A1 0. 025 % 0. 03%，Pb 98. 3% 98. 425%。作為優(yōu)選，板柵合金原料重量百分比組成為Ca 0. 08%,Sn 1. 4%,Na 0. 08%,A1 0. 03%,Pb 98.41%。當(dāng)板柵合金中含有質(zhì)量百分比為1. 4%的Sn和0. 08%的Na時(shí)，利用該板柵合金 做成的鉛酸蓄電池具有相對(duì)較小的內(nèi)阻及相對(duì)較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
作為優(yōu)選，板柵合金原料重量百分比組成為Ca 0. 08%,Sn 1. 5%,Na 0. 09%,A1 0. 03%,Pb98.3%。當(dāng)板柵合金中含有質(zhì)量百分比為1. 5%的Sn和0. 09%的Na時(shí)，利用該板柵合金 做成的鉛酸蓄電池具有相對(duì)較小的內(nèi)阻及相對(duì)較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。本發(fā)明還提供了一種所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金的制備方法，包括以下步 驟(1)將電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入A1和Ca，以15 20r/ min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入金屬Sn,以15_20r/min轉(zhuǎn)速攪拌,攪拌的同時(shí)添加金屬Na,添加完成后繼 續(xù)以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌10 30分鐘，即可得到板柵合金。金屬Na的加入需將金屬鈉沉入合金液中。由于金屬鈉性質(zhì)極活潑，因此，除了控 制金屬Na的添加量，加入操作也需注意安全。各原料的加入量可根據(jù)電解鉛的使用量，通過板柵合金配方中的重量百分比計(jì)算 得到。本發(fā)明動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金中加入了金屬Na和金屬Sn，有效地提高了板 柵和活性物質(zhì)的結(jié)合能力，延長(zhǎng)了電池的使用壽命，同時(shí)耐腐蝕性沒有較大改變，使得由本 發(fā)明制成的動(dòng)力用鉛酸蓄電池歐姆電阻比現(xiàn)在使用的板柵合金制成的動(dòng)力用鉛酸蓄電池 低30%左右，同時(shí)，深放電性能和循環(huán)使用壽命提聞了 15%左右。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)將93. 5kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入500gAl和 500gCa,以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400。。；(2)加入5kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加500g金屬鈉，添加 完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成鉛酸蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該鉛酸蓄電池內(nèi)阻為 12m Q，首次兩小時(shí)率容量放電為136min，循環(huán)50次，容量放電128min，循環(huán)100次，容量放 電122min，循環(huán)200次，容量放電114min。實(shí)施例2(1)將98. 41kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入30gAl和80gCa， 以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入1. 4kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加80g金屬鈉，添 加完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成鉛酸蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該鉛酸蓄電池內(nèi)阻為6mQ， 首次兩小時(shí)率容量放電為138min，循環(huán)50次，容量放電135min，循環(huán)100次，容量放電130min，循環(huán)200次，容量放電120min。實(shí)施例3(1)將98. 21kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入30gAl和80gCa， 以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入1. 6kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加80g金屬鈉，添 加完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該蓄電池內(nèi)阻為7m Q，首次兩小 時(shí)率容量放電為135min，循環(huán)50次，容量放電125min，循環(huán)100次，容量放電120min，循環(huán) 200次，容量放電115min。實(shí)施例4(1)將98. 24kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入30gAl和80gCa， 以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入1. 5kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加150g金屬鈉，添 加完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該蓄電池內(nèi)阻為7mQ，首次兩小 時(shí)率容量放電為135min，循環(huán)50次，容量放電129min，循環(huán)100次，容量放電123min，循環(huán) 200次，容量放電114min。實(shí)施例5(1)將98. 51kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入30gAl和80gCa， 以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入1. 3kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加80g金屬鈉，添 加完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該蓄電池內(nèi)阻為7mQ，首次兩小 時(shí)率容量放電為139min，循環(huán)50次，容量放電130min，循環(huán)100次，容量放電119min，循環(huán) 200次，容量放電113min。實(shí)施例6(1)將98. 3kg電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入30gAl和80gCa， 以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入1. 5kg金屬錫，以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌，攪拌的同時(shí)添加90g金屬鈉，添 加完成后繼續(xù)攪拌10 30min，即可得到板柵合金；將上述板柵合金做成蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該蓄電池內(nèi)阻為6m Q，首次兩小 時(shí)率容量放電為137min，循環(huán)50次，容量放電134min，循環(huán)100次，容量放電128min，循環(huán) 200次，容量放電120min。對(duì)比例將現(xiàn)有技術(shù)中的板柵合金做成蓄電池(6-DZM-12)，檢測(cè)到該蓄電池內(nèi)阻9m Q， 首次兩小時(shí)率容量放電為133min，循環(huán)50次，容量放電lllmin，循環(huán)100次，容量放電 102min，循環(huán)200次，容量放電86min。與對(duì)比例相比，實(shí)施例1 6中，首次兩小時(shí)率容量放電數(shù)值比對(duì)比例略高，循環(huán) 充放電200次之后，實(shí)施例1 6的容量放電時(shí)間均明顯高于對(duì)比例，由此可見，金屬Na和金屬Sn的加入，可以有效的增加板柵的導(dǎo)電能力，改善硫酸電解液的分層現(xiàn)象，降低極化 阻抗，降低動(dòng)力用鉛酸蓄電池的歐姆電阻，同時(shí)增加板柵與活性物質(zhì)的結(jié)合能力，使電池在 循環(huán)充放電過程中，減少活性物質(zhì)的損失，保持容量放電能力。實(shí)施例I與實(shí)施例4中，經(jīng)過200次循環(huán)充放電之后，動(dòng)力用鉛酸蓄電池容量放電 時(shí)間接近，但實(shí)施例I中的Ca,Al, Sn與Na的添加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)施例3,而且實(shí)施例I中蓄 電池內(nèi)阻為12mQ，大于對(duì)比例的9mQ，因此，添加物的比例并非越高越好，在合適的比例 范圍內(nèi)，才能達(dá)到最佳效果。實(shí)施例2與實(shí)施例6中，經(jīng)過200次循環(huán)充放電之后，動(dòng)力用鉛酸蓄電池容量放電 時(shí)間最長(zhǎng)，實(shí)施例3與實(shí)施例2相比，區(qū)別在于Sn的添加量由I. 4kg提高到I. 6kg，由此可 見，Sn的添加量并非越多越好，過高的Sn含量可能會(huì)導(dǎo)致電池的自放電；實(shí)施例4與實(shí)施 例6相比，區(qū)別在于Na的添加量由90g提高到150g，由此可見，Na的添加量并非越多越好， 過多的Na，可能影響板柵合金的機(jī)械強(qiáng)度；實(shí)施例5與實(shí)施例2相比，區(qū)別在于Sn的添加 量由I. 4kg降低到I. 3kg，Sn的添加量需達(dá)到一定比例，才能提高鉛酸蓄電池的性能。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，其特征在于，原料重量百分比組成為Ca 0. 05 0. 50%,Sn 1 5 %,Na 0. 05 0. 50%,A1 0. 01 0. 50%,Pb 93. 5 98. 89%。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，其特征在于，原料重量百分比組 成為Ca 0. 07% 0. 08%,Sn 1. 4 1. 6%,Na 0. 05% 0. 10%,A1 0. 015% 0. 03%，Pb 98. 19 % 98. 465%。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，其特征在于，原料重量百分比組 成為Ca 0. 07% 0. 08%,Sn 1. 4% 1. 5%,Na 0. 08% 0. 09%,A1 0. 025% 0. 03%，Pb 98. 3% 98. 425%。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，其特征在于，原料重量百分比組 成為Ca 0. 08%,Sn 1. 4%,Na 0. 08%,A1 0. 03%,Pb 98.41%。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，其特征在于，原料重量百分比組 成為Ca 0. 08%,Sn 1. 5%,Na 0. 09%,A1 0. 03%,Pb 98. 3%。
6.如權(quán)利要求1 5任一所述的動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金的制備方法,其特征在于, 包括以下步驟(1)將電解鉛加入坩堝爐，升溫至600 660°C，先后加入A1和Ca，以15 20r/min轉(zhuǎn) 速攪拌20 30分鐘，降溫至350 400°C ；(2)加入金屬Sn,以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌,攪拌的同時(shí)添加金屬Na,添加完成后繼續(xù)以15-20r/min轉(zhuǎn)速攪拌10 30分鐘，即可得到板柵合金。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金，原料重量百分比組成為Ca:0.05～0.50％，Sn:1～5％，Na :0.05～0.50％，Al:0.01～0.50％，Pb:93.5～98.89％。本發(fā)明還公開了一種制備該動(dòng)力用鉛酸蓄電池板柵合金的方法。本發(fā)明板柵合金中加入的金屬Na和金屬Sn提高了板柵和活性物質(zhì)的結(jié)合能力，延長(zhǎng)了電池的使用壽命，使得由本發(fā)明制成的動(dòng)力用鉛酸蓄電池歐姆電阻比現(xiàn)在使用的板柵合金制成的動(dòng)力用鉛酸蓄電池低30％左右，深放電性能和循環(huán)使用壽命提高了15％左右。
文檔編號(hào)C22C1/02GK102660697SQ201210129590
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者佘秋利, 宋文龍, 張?zhí)烊? 施璐, 朱健, 朱建峰, 柏錢華, 趙海敏, 陳清元, 高根芳 申請(qǐng)人:天能電池集團(tuán)有限公司