一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及蓄电池技术领域，公开了一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，正极铅膏包括：氧化铅铅粉900‑1000份、红丹0‑100份、四碱式硫酸铅5‑30份、导电石墨10‑100份、短纤维0.4‑1份、硫酸溶液60‑100份、水100‑150份；负极铅膏包括：氧化铅铅粉950‑1050份、活性炭1‑8份、硫酸钡8‑15份、短纤维0.4‑1份、磺化芳烃聚合物1‑5份、硫酸溶液60‑100份、水100‑150份；电解液包括:硫酸溶液950‑1050份、硫酸盐1‑5份，硫酸亚锡2‑8份，硅溶胶15‑80份，羧甲基纤维素钠4‑15份。本发明专利技术的铅酸蓄电池能有效提升电池的使用寿命和功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池
，尤其涉及一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池及其制备方法。
技术介绍
铅酸蓄电池专利技术于电力出现的时代，随着认识的不断深入以及新材料的应用，铅酸蓄电池技术不断发展，现已广泛应用于人类的日常生活中；交通工具、电信、信息技术、后备电源的能源系统。铅酸蓄电池具有工艺成熟、造价低廉、安全性高、性能稳定等优点在电池市场有着举足轻重的地位。但随着时代的进步和科学技术的迅猛发展，锂离子等新型电池得到了快速而猛烈的发展，铅酸蓄电池比能量低、活性物质利用率不高还有使用寿命不长都是限制铅酸蓄电池向前发展的制约因素。在动力型铅酸蓄电池领域，要求蓄电池放电深度高、大电流放电过程中极化小，循环寿命长等因素。而正、负极铅膏的合成配方和电解液很大程度上决定了铅酸蓄电池所表现的性能，通过改善这些方面能够提高电池的活性物质利用率、降低电池负极硫酸盐化、电池一致性差和循环寿命等方面。申请号为CN201410640224.9的中国专利公开了一种数据中心用高功率长寿命阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7～0.8倍，且板栅采用高锡低钙合金，锡含量w%为1.2～2.0%，钙含量0.04～0.05%；正极铅膏配方视密度4.0～4.1g/cm3，负极铅膏配方视密度4.4～4.5g/cm3；正极板γ值为0.70～0.80，隔板添加有机纤维材料，基重在10kPa下为163～176g/m2.mm，隔板孔率93～94%；其电解液酸密度1.30～1.31g/cm3。上述铅酸蓄电池通过对电池结构、正极铅膏以及负极铅膏的视密度进行优化，在一定程度上提高了电池的使用寿命以及功率。但是该蓄电池适用于数据中心服务器，不适合用于动力型铅酸蓄电池。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池及其制备方法。本专利技术的铅酸蓄电池正、负极铅膏的组分配比还有电解液的配方、配制方法都有所不同，能有效地解决正极因铅膏泥化而造成的电池寿命终止、负极在放电过程中因克服极化电压降造成的能量损失，提高电池的比功率，而在电池电解液中加入高浓度的气相二氧化硅，能有效地抑制电解液的分层和干涸、形成氧复合通道从而减少电池失水问题还能提高电池组的一致性。本专利技术的具体技术方案为：一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，包括正极板、负极板和电解液。所述正极板的正极铅膏包括以下重量份的组分：70-85wt%的氧化铅铅粉900-1000份、红丹0-100份、四碱式硫酸铅5-30份、导电石墨10-100份、短纤维0.4-1份、35-45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份；所述负极板的负极铅膏包括以下重量份的组分：70-85wt%的氧化铅铅粉950-1050份、活性炭1-8份、硫酸钡8-15份、短纤维0.4-1份、磺化芳烃聚合物1-5份、35-45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份；所述电解液为高浓度胶体硫酸电解液，包括以下重量份的组分: 密度为1.25-1.35g/cm3的硫酸溶液950-1050份、硫酸盐1-5份，硫酸亚锡2-8份，硅溶胶15-80份，羧甲基纤维素钠4-15份。所述硫酸盐可以为硫酸铝、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铬、硫酸钴、硫酸镍、硫酸钡、硫酸锌、硫酸钾、硫酸钠中的一种或多种。本专利技术电池的正极采用合理由的配比，同时在正极中添加了四碱式硫酸铅晶种采用高温和膏，高温固化的方式，在极板内部生成大量的四碱式硫酸铅，作为极板支撑结构的骨架，能有效地延缓极板内部因充放电造成的结构坍塌，就是所谓的泥化造成的寿命终止，延长电池的循环寿命。负极采用高比表面的活性炭来代替乙炔黑，具有电子传输能力强、吸酸和储酸能力强、减少了蓄电池在放电过程中因克服浓差极化造成的电压降，从而提高蓄电池的比功率。氧化铅聚集覆在高比表面的大颗粒活性炭上，作为氧化铅活性物质的聚集地，能延缓蓄电池中硫酸铅大颗粒的形成，降低硫酸盐化造成的电池寿命终止现象。此外，在现有的常规铅酸蓄电池中，负极铅膏通常包括氧化铅、硫酸钡，炭黑，硫酸和去离子水等，其中常用的分散剂为木质素磺酸盐。在实际应用生产中添加剂在其中的分散效果不是特别理想，导致最终和出的铅膏跌落强度不够，放入涂膏机中进行涂板时破坏板栅结构，极板表面缺膏和极板变形，对涂板的重量也不容易控制，增加涂板的难度同时会造成过程的成本损失。本专利技术选用磺化芳烃聚合物作用分散剂来取代木质素磺酸盐，磺化芳烃聚合物和铅膏混合有利于添加剂在活性物质中的分散效果，使用该方法得到的铅膏可以得到更好的均一性。此外，磺化芳烃聚合物易于复制生产，相对于采用天然提取的木质素磺酸盐的方法降低了生产成本和步骤，可以进行大范围的推广。磺化芳烃聚合物是一种能比木质素磺酸盐具有更好膨胀效果的添加剂，能跟硫酸钡在一个较简易的混合分散设备中分散均匀，同时能加快电池充电转换速率，缩短充电时间。磺化芳烃聚合物能减少添加剂与活性物质混合时间，让极板产生更好的构架以抵御负极板在充放电过程中的收缩膨胀，减缓硫酸铅颗粒的凝聚成形，同时还能提高铅膏涂板可塑性和联结力，从而大大的延长了电池的使用寿命和缩短充电时间。磺化芳烃聚合物使用量小于木质素磺酸盐的用量，磺化芳烃聚合物在高温的条件下的稳定性要远远好于木质素磺酸盐。硫酸电解液采用高浓度的二氧化硅胶体，能避免采用单一的硫酸溶液在充放电过程中造成的酸液分层，具有良好的固酸能力，保持酸液在电池内部的均匀分布，在电池进行充电时能形成良好的氧复合通道，提高氧复合效率，减少水的损失，抑制电解液的分层和干涸。同时能提高电池的循环寿命。作为优选，所述四碱式硫酸铅是由氧化铅铅粉采用水热球磨方式制备而成。作为优选，所述活性炭的比表面积为1000-1600cm3/g。作为优选，所述硅溶胶中SiO2的质量百分含量为5-25%，优选使电解液中SiO2的质量百分含量为0.5-5%。作为优选，所述磺化芳烃聚合物为相对分子质量在7000-14000的萘磺酸甲醛的缩合产物钠盐，且萘磺酸甲醛的缩合产物钠盐的磺化度为70-100%。作为一个分子量、磺化度较高的萘磺酸甲醛的缩合产物钠盐可用于电池铅膏中，与去离子水混合时的溶解度很容易就达到了200g/L甚至达到300g/L，易溶于水。作为优选，所述正极铅膏中还包括CaPbO3；且CaPbO3的用量为氧化铅铅粉的0.03-0.05wt%。本专利技术的铅酸蓄电池正极铅膏配方含有CaPbO3，该CaPbO3为钙钛矿型的物质，具有一定的导电性。研究显示，不含导电添加剂的极板的化成从板栅向板栅格子的中心进行。当CaPbO3导电添加剂分散在极板时就会明显地建立长距离的导电路径，这使得化成不仅从板栅周围开始，而且从极板内部CaPbO3添加剂颗粒的周围慢慢进行。随着PbO2导电路径的生长和相互连接在一起，形成一个进一步促进化成的导电网络。所以，添加CaPbO3能很明显地提高极板的导电率，减少化成时间与化成充电电量，从而提高化成效率。同时由于CaPbO3在正极板中的电化学性能是稳定的。但在化学上，它会慢慢被稀硫酸腐蚀。CaPbO3在硫酸中离解的产物包括CaSO4和PbO2。其中硫酸钙会提高放电过程中硫酸铅的成核速度，并修饰了β- PbO2和硫酸铅的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，包括正极板、负极板和电解液，其特征在于：所述正极板的正极铅膏包括以下重量份的组分：70‑85wt%的氧化铅铅粉900‑1000份、红丹0‑100份、四碱式硫酸铅5‑30份、导电石墨10‑100份、短纤维0.4‑1份、35‑45wt%的硫酸溶液60‑100份、水100‑150份；所述负极板的负极铅膏包括以下重量份的组分：70‑85wt%的氧化铅铅粉950‑1050份、活性炭1‑8份、硫酸钡8‑15份、短纤维0.4‑1份、磺化芳烃聚合物1‑5份、35‑45wt%的硫酸溶液60‑100份、水100‑150份；所述电解液为高浓度胶体硫酸电解液，包括以下重量份的组分: 密度为1.25‑1.35g/cm3的硫酸溶液950‑1050份、硫酸盐1‑5份，硫酸亚锡2‑8份，硅溶胶15‑80份，羧甲基纤维素钠4‑15份。

【技术特征摘要】
1.一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，包括正极板、负极板和电解液，其特征在于：所述正极板的正极铅膏包括以下重量份的组分：70-85wt%的氧化铅铅粉900-1000份、红丹0-100份、四碱式硫酸铅5-30份、导电石墨10-100份、短纤维0.4-1份、35-45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份；所述负极板的负极铅膏包括以下重量份的组分：70-85wt%的氧化铅铅粉950-1050份、活性炭1-8份、硫酸钡8-15份、短纤维0.4-1份、磺化芳烃聚合物1-5份、35-45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份；所述电解液为高浓度胶体硫酸电解液，包括以下重量份的组分: 密度为1.25-1.35g/cm3的硫酸溶液950-1050份、硫酸盐1-5份，硫酸亚锡2-8份，硅溶胶15-80份，羧甲基纤维素钠4-15份。2.如权利要求1所述的一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，其特征在于，所述活性炭的比表面积为1000-1600cm3/g。3.如权利要求1所述的一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，其特征在于，所述硅溶胶中SiO2的质量百分含量为5-25%。4.如权利要求1所述的一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池，其特征在于，所述磺化芳烃聚合物为相对分子质量在7000-14000的萘磺酸甲醛的缩合产物钠盐，且萘磺酸甲醛的缩合产物钠盐的磺化度为70-100%。5.如权利要求1-4之一所述的一种高功率长寿命动力型铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1）、正极板制备：按配比称取各组分，先在和膏机中放入一半重量份的氧化铅铅粉，再将红丹、四碱式硫酸铅、石墨以及短纤维加入，然后将剩余的氧化铅铅粉加入并覆盖在红丹、四碱式硫酸铅、石墨以及短纤维上方，干混搅拌10-15分钟，制得正极混合铅粉；在正极混合铅粉中边加入水边进行搅拌5-15分钟；然后边加入硫酸溶液边进行搅拌15-20分钟，加酸结束后搅拌5-15分钟，控制铅膏视密度为4.3-4.5g/cm3,涂板完成后放入固化窑内进...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亮，柯娃，戴贵平，吴秋菊，石沫，
申请(专利权)人：超威电源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33