高温型阀控铅酸蓄电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种高温型阀控铅酸蓄电池及其制备方法。所述的高温型阀控铅酸蓄电池，正极板栅合金采用高锡合金中添加La、Ce和Ag金属元素；正极活性物质中加入4BS、Bi2O3、Co3O4、Lu2O3和Na2SO4；负极活性物质中加入2‑萘磺酸钠、卡博特碳黑和β‑萘酚；电解液中加入硫酸亚锡和硫酸铵。本发明专利技术高温型阀控铅酸蓄电池，增强了高温环境下正极板栅耐腐蚀性，并缩短板栅时效硬化速度，增强了正极活性物质强度，减少负极收缩，提高活性物质的导电性，增强充电效率，使电池在50℃～70℃环境下使用寿命比现有电池寿命提高1.5倍左右；所述制备方法，科学合理、简单易行。

【技术实现步骤摘要】
高温型阀控铅酸蓄电池及其制备方法
本专利技术属于铅蓄电池
，具体涉及一种高温型阀控铅酸蓄电池及其制备方法。
技术介绍
随着通信的快速发展，我国的通信基站已经超过120万个，基站能耗中的空调耗能占50％，电池的使用温度每升高10℃，可以让空调的电耗降低达60％以上，如何降低空调能耗？其关键取决于电池的耐高温性，对于常温条件下使用的电池，由于环境温度升高，会加速正极的析氧，造成负极的氧复合加剧，同时负极被氧化使其长期处于充电不足的状态，加速负极硫酸盐化，而正极则处于过充状态，致使正极腐蚀速度加快，使活性物质提前失效，所以针对上述由于高温导致电池失效的原因，需开发一种新型耐高温阀控铅酸蓄电池。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高温型阀控铅酸蓄电池，改善阀控铅酸蓄电池的耐高温性能，延长其使用寿命；本专利技术还提供其制备方法。本专利技术所述的高温型阀控铅酸蓄电池，正极板栅合金采用高锡合金中添加La、Ce和Ag金属元素；正极活性物质中加入4BS、Bi2O3、Co3O4、Lu2O3和Na2SO4；负极活性物质中加入2-萘磺酸钠、卡博特碳黑和β-萘酚；电解液中加入硫酸亚锡和硫酸铵。所述的卡博特碳黑优选为CABOTPBX51碳黑。其中：所述的正极板栅合金包括如下质量百分比的成分：Ca0.08％～0.1％，Sn1.4％～1.6％，Al0.02％～0.03％，Ag0.01％～0.05％，La0.01％～0.05％，Ce0.01％～0.05％，余量为铅和不可避免的杂质。在正极板栅中添加Ag、La、Ce等元素，可以使正极在很宽的电位范围内均处于钝化状态，显著提高板栅高温环境下的耐腐蚀性能，提高板栅的析氧过电位，并阻止阳极二价铅膜的生长，从而改善阳极钝化膜性能，缩短板栅时效硬化速度，提高电池的深循环性能。所述的正极活性物质包括如下质量百分比的成分：4BS0.5～2％、红丹5％～25％，Bi2O30.02％～0.08％，Lu2O30.01％～0.04％，Na2SO40.5％～1.0％，丙纶短纤维1％，硫酸12％～15％，蓄电池用水8％～10％，余量为巴顿铅粉。在正极铅粉中加入微米级4BS粉末，加速4BS的生长速度和效率，缩短固化时间，形成含量高、晶体细小而均一的生极板，由4BS铅膏形成的正极活性物质微观结构呈现为三维网状结构，极板结构强度增大、活性物质不易软化脱落。正极活性物质中含有硫酸钠，进一步减小极板固化后的4BS晶体大小，使得极板化成后α-PbO2的晶粒变得细小，极板比表面积增大，提高了电池的初始容量和平均容量(比一般的高温固化的容量提高了3％～10％)。正极活性物质中含有红丹，能够缩短极板固化和化成时间，提高极板固化质量和电池的初期容量。正极活性物质中含有Bi2O3、Lu2O3，能够提高正极孔率、正极析氧电位、蓄电池容量、减少水损耗和自放电等，并提高正极活性物质强度，延长了蓄电池的循环寿命。所述的负极活性物质包括如下质量百分比的成分：挪威木素0.2～0.8％，2-萘磺酸钠0.3％～0.6％，超细硫酸钡0.3％～0.6％，卡博特碳黑0.2％～0.5％，β-萘酚0.2％～0.5％，丙纶短纤维1％，硫酸10％～12％，蓄电池用水6％～8％，余量为巴顿铅粉。提高负极配方中的挪威木素的添加量，保证挪威木素在负极铅膏中的有效成分，并加入有机膨胀剂2-萘磺酸钠，提高膨胀剂的热稳定性，减少负极收缩，添加卡博特炭黑提高活性物质的导电性，增强充电效率，超细硫酸钡作为成核剂和无机膨胀剂，在放电时为产物PbSO4提供成核的中心，起晶核作用。所述的电解液包括如下质量百分比的成分：硫酸46.5％～49.5％，硫酸亚锡3％～6％，硫酸铵0.1％～0.5％，蓄电池用水44％～50.4％。电解液中加入硫酸亚锡能够增加板栅表面形成的PbSO4腐蚀膜电化学反应的面积，延缓板栅腐蚀速度，加强板栅的耐腐蚀性；加入硫酸铵能够提升电极的析氧电位，改善电极的可逆性，抑制了氢气的析出，有利于负极充电效率的提高。所述的高温型阀控铅酸蓄电池的制备方法，包括如下步骤：a)正极板栅铸造：首先，将部分铅钙铝合金放入合金锅内，升温至400℃～600℃，熔化后经过捞渣、搅拌，加入锡，继续在400℃～600℃保温20min～30min；然后，将银屑装入漏筒中，并将漏筒按入合金液内，升温至600℃～650℃使银屑熔化，待锡、银全部熔化后经过捞渣、搅拌，继续在600℃～650℃保温25min～35min；再将镧屑和铈屑依次装入漏筒中，并将漏筒按入合金液内，保持熔铅炉的温度在600℃～650℃，待镧、铈全部熔化后，经过捞渣、搅拌，继续在600℃～650℃下保温30min～40min；最后，加入余下的铅钙铝合金，继续搅拌15min～25min，当铅钙铝合金全部熔化，且合金液温度达550℃～600℃时，开动搅拌系统，搅拌10min～15min后，取样分析合金成分合格后，然后将熔融液送入模具直接挤出制成正极板栅；b)负极板栅铸造：采用常规材料和传统铸造工艺进行铸造；c)正极活性物质的制备：正极活性物质采用高温和膏工艺制备，首先，将巴顿铅粉、4BS、红丹、Bi2O3、Lu2O3、Na2SO4和丙纶短纤维在和膏机内混合，搅拌1min～3min；然后，将加热至50℃～60℃的蓄电池用水在0.5min～1min内加入和膏机内，边加边搅拌，加完后继续搅拌5min～8min，在10min～12min内加入1.3g/cm3～1.4g/cm3的硫酸，边加边搅拌，加酸完毕后继续搅拌5min～8min；d)负极活性物质的制备：负极活性物质采用高温和膏工艺制备，首先，将巴顿铅粉、挪威木素、2-萘磺酸钠、超细硫酸钡、卡博特碳黑、β-萘酚和丙纶短纤维在和膏机内混合，搅拌1min～3min；然后，将加热至50℃～60℃的蓄电池用水在0.5min～1min内加入和膏机内，边加边搅拌，加完后继续搅拌5min～8min，在10min～12min内加入1.3g/cm3～1.4g/cm3的硫酸，边加边搅拌，加酸完毕后继续搅拌5min～8min；e)生极板制造：正极板栅涂步骤c)得到的正极活性物质，负极板栅涂步骤d)得到的负极活性物质，送入固化干燥窑内进行固化干燥，得生极板；f)蓄电池装配：将生极板与其它配件进行装配，然后灌入电解液，经化成充电后形成成品蓄电池。步骤a)中，所述的部分铅钙铝合金为铅钙铝合金总质量的30％～40％。步骤c)中，所述的高温和膏工艺，控制和膏过程中的温度为70℃～80℃，出膏温度保持在60℃～65℃。步骤d)中，所述的高温和膏工艺，控制和膏过程中的温度为70℃～80℃，出膏温度保持在60℃～65℃。步骤f)中，所述的其它配件为蓄电池槽、电池盖、极柱和高温用槽盖胶及端子胶。综上所述，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术能够改善板栅合金钝化层的性能，增强铅酸电池板栅合金耐腐蚀性能，同时有利于抑制O2析出，进而降低水分解和电池自放电的发生，提高电池在高温环境下的深循环性能。2、本专利技术采用高温和膏工艺制备正、负极活性物质，不仅增强了正极活性物质与板栅的结合强度，降低了活性物质在高温、高密度酸条件下软化脱落的速度，而且提高负极活性物质比表面积和孔隙率，避免负极过早出现板结、变硬的现象。3、本专利技术制备的高温型阀控铅酸蓄电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：正极板栅合金采用高锡合金中添加La、Ce和Ag金属元素；正极活性物质中加入4BS、Bi2O3、Co3O4、Lu2O3和Na2SO4；负极活性物质中加入2‑萘磺酸钠、卡博特碳黑和β‑萘酚；电解液中加入硫酸亚锡和硫酸铵。

【技术特征摘要】
1.一种高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：正极板栅合金采用高锡合金中添加La、Ce和Ag金属元素；正极活性物质中加入4BS、Bi2O3、Co3O4、Lu2O3和Na2SO4；负极活性物质中加入2-萘磺酸钠、卡博特碳黑和β-萘酚；电解液中加入硫酸亚锡和硫酸铵。2.根据权利要求1所述的高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：所述的正极板栅合金包括如下质量百分比的成分：Ca0.08％～0.1％，Sn1.4％～1.6％，Al0.02％～0.03％，Ag0.01％～0.05％，La0.01％～0.05％，Ce0.01％～0.05％，余量为铅和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：所述的正极活性物质包括如下质量百分比的成分：4BS0.5％～2％，红丹5％～25％，Bi2O30.02％～0.08％，Lu2O30.01％～0.04％，Na2SO40.5％～1.0％，丙纶短纤维1％，硫酸12％～15％，蓄电池用水8％～10％，余量为巴顿铅粉。4.根据权利要求1所述的高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：所述的负极活性物质包括如下质量百分比的成分：挪威木素0.2％～0.8％，2-萘磺酸钠0.3％～0.6％，超细硫酸钡0.3％～0.6％，卡博特碳黑0.2％～0.5％，β-萘酚0.2％～0.5％，丙纶短纤维1％，硫酸10％～12％，蓄电池用水6％～8％，余量为巴顿铅粉。5.根据权利要求1所述的高温型阀控铅酸蓄电池，其特征在于：所述的电解液包括如下质量百分比的成分：硫酸46.5％～49.5％，硫酸亚锡3％～6％，硫酸铵0.1％～0.5％和蓄电池用水44％～50.4％。6.一种权利要求1-5任一所述的高温型阀控铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：a)正极板栅铸造：首先，将部分铅钙铝合金放入合金锅内，升温至400℃～600℃，熔化后经过捞渣、搅拌，加入锡，继续在400℃～600℃保温20min～30min；然后，将银屑装入漏筒中，并将漏筒按入合金液内，升温至600℃～650℃使银屑熔化，待锡、银全部熔化后经过捞渣、搅拌，继续在600℃～650℃保温25min～35min；再将镧屑和铈屑依次装入漏筒中，并将漏筒按入合金液内，保持熔铅炉的温度在600℃～650℃，待镧、铈全部熔化后，经过捞渣、搅拌，继续在600℃～650℃下保温30min～40...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉莹，陈龙霞，唐胜群，李敏，单颖会，马玉竹，崔琳，张涛，
申请(专利权)人：淄博火炬能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东,37