| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN201910511597.9 | 申请日 | 2019-06-13 |
| 公开(公告)号 | CN110205516B | 公开(公告)日 | 2021-06-04 |
| 申请人 | 骆驼集团华中蓄电池有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 田振; 王涛; 徐建刚; 郭树演; 夏诗忠; 刘长来; | 第一发明人 | 田振 |
| 权利人 | 骆驼集团华中蓄电池有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 骆驼集团华中蓄电池有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省襄阳市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省襄阳市谷城县经济开发区谷水路16号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：441700 |
| 主IPC国际分类 | C22C11/06 | 所有IPC国际分类 | C22C11/06 ; H01M4/68 ; H01M4/73 ; H01M10/12 |
| 专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 7 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 襄阳嘉琛知识产权事务所 | 专利代理人 | 严崇姚; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种铅酸 蓄 电池 超低 水 损耗板 正极板 栅及 铅酸 蓄电池 制备方法。属于蓄电池技术领域。它主要是解决现有 铅酸蓄电池 失水速率高和 阀 控式铅酸干水故障的问题。本发明铅酸蓄电池中正极板栅 合金 组成主要成分为Pb‑Ca‑Sn‑Al，其中 锡 1.3～1.7%、 钙 0.004～0.01%、 铝 0.01～0.02%，以上配比的Pb‑Ca‑Sn‑Al正极合金具备较高的析气电位，通过抑制正极板栅合金中析气有益作用的元素组合（锌、铋、镉、 银 ）总和范围的设定，对气体释放速率起到较大的抑制协同作用，通过对有析气有 加速 的协同作用的元素组合（镍、钴）总和范围的控制，降低该元素组合对电池整体的析气影响。本发明通过对正极板栅合金组成元素的配方改进，使得采用该板栅合金配方制备的铅酸蓄电池具有超低水损耗，耐高温防失水性能好的特点。 | ||
| 权利要求 | 1.一种铅酸蓄电池超低水损耗板正极板栅，其特征在于，各元素重量百分比组成为：锡 |
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| 说明书全文 | 铅酸蓄电池超低水损耗板正极板栅及铅酸蓄电池制备方法技术领域背景技术[0002] 自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和适于大电流放电等特点，已成为世界上产量最大、用途最广泛的蓄电池品种。但随着蓄电池行业环保要求日益严格，传统的可加液干涸电池被全免维护蓄电池所取代，虽然蓄电池在寿命期间内不需要补水维护，却也同时带来了新的行业难题，即富液式铅酸蓄电池为排气式设计，在使用过程中会产生电解水和水的蒸发损失问题，在出租车等运营车辆过充电状态或高温环境条件下尤为显著，干水成为该使用条件下的寿命主要失效模式。 [0003] 另外，阀控式铅酸（VRLA）电池不需要用水维护，在固定应用中越来越多地取代了传统的电池，例如电信和不间断电源系统；然而，已发现在这种应用下的VRLA电池的耐久性可能比设计寿命短得多，通常只有20年。这些电池的主要故障模式为：干水和热失控、负极板或正极板的选择性放电、严重板栅腐蚀和正极板失效。虽然给定的失效模式有几种可能的原因，但很明显，析气效应对所有失效模式均产生了强烈的影响，因此，显而易见的是，将析气率的影响控制在安全范围内是改善VRLA电池寿命的关键所在。 [0004] 综上，有必要对降低铅酸蓄电池失水速率工艺和材料进行研究，满足特定条件和高温环境的使用要求，同时降低阀控式铅酸干水故障，从而延长铅酸蓄电池的使用寿命，提升铅酸蓄电池行业整体性能水平。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池超低水损耗板正极板栅及铅酸蓄电池制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有铅酸蓄电池失水速率高和阀控式铅酸干水故障的问题，从而延长铅酸蓄电池的使用寿命。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铅酸蓄电池超低水损耗板正极板栅，其特征在于，各元素重量百分比组成为：锡1.3～1.7%，钙0.004～0.01%，铝0.01～ 0.02%，锌、铋、镉和银中的一种或多种0.02～0.04%，镍和钴中的一种或两种0.0003%～ 0.001%，硒、碲、铬、锰和锑中的一种或多种0～0.003%，其余为铅。 [0007] 上述方案中，所述的硒、碲、铬、锰和锑中的一种或多种的含量为0.0003%～0.003%。 [0008] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.31%、钙0.0042%、铝0.011%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲0.0003%、铬 0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，其余为铅。 [0009] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.32%、钙0.0043%、铝0.012%、锌0.006%、铋0.02%、镉0.0012%、银0.007%、镍0.0004%、钴0.0003%、硒0.0003%、碲0.0003%、铬 0.0003%、锰0.0003%、锑0.0006%，其余为铅。 [0010] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.6%、钙0.007%、铝0.015%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲0.0004%、铬 0.0004%、锰0.0003%、锑0.0005%，其余为铅。 [0011] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.33%、钙0.0042%、铝0.012%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0006%、硒0.0003%、碲0.0003%、铬 0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，其余为铅。 [0012] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.32%、钙0.0044%、铝0.012%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0005%、硒0.0005%、碲0.0006%、铬 0.0006%、锰0.0004%、锑0.0007%，其余为铅。 [0013] 上述方案中，所述的各元素重量百分比组成为：锡1.61%、钙0.0072%、铝0.016%、锌0.006%、铋0.0021%、镉0.0013%、银0.0072%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲0.0003%、铬0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，其余为铅。 [0014] 本发明还提供如下技术方案：一种制备含超低水损耗板正极板栅的铅酸蓄电池的方法，其特征在于，包括以下步骤： [0015] 步骤1）配置正负极板栅合金：铅酸蓄电池正极板栅合金重量百分比组成为：锡1.3～1.7%，钙0.004～0.01%，铝0.01～ 0.02%，锌、铋、镉和银的总量0.02～0.04%，镍和钴的总量0.0003～0.001%，硒、碲、铬、锰和锑的总量0～0.003%，其余为铅； [0016] 步骤2）正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制； [0017] 步骤3）极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用涂填机进行铅膏涂填； [0018] 步骤4）极群包封：采用PE隔板进行极群包封； [0020] 其中，“常规”是指常用的、已公开的或手册、教科书等中可以查到的，可删除。 [0021] 上述方案中，步骤3）所述的涂填机为拉网扩展设备轮式涂填机。 [0022] 上述方案中，负极板栅合金采用常规负极板栅合金配方配置。 [0023] 本发明正极板栅合金组成主要成分为Pb‑Ca‑Sn‑Al，其中锡1.3～1.7%、钙0.004～0.01%、铝0.01～0.02%，以上配比的Pb‑Ca‑Sn‑Al正极合金具备较高的析气电位。 [0024] 本发明正极板栅合金重量比组成中对抑制析气有益作用的元素组合（锌、铋、镉、银）总和范围设定为0.02～0.04%，在此范围内对合金整体耐腐和机械性能没有影响，且对气体释放速率起到较大的抑制协同作用。 [0025] 本发明正极板栅合金重量比组成中对有析气有加速的协同作用的元素组合（镍、钴）总和范围设定为0.0003%～0.001%，降低该元素组合对电池整体的析气影响。 [0026] 本发明正极板栅合金重量比组成中元素组合对促进析气作用较大的元素组合（硒、碲、铬、锰、锑）总和范围设定在0.0003%～0.003%，在此范围内板栅合金对电池析气作用的影响较小。 [0027] 本发明通过对正极板栅合金组成元素的配方改进，使得采用该板栅合金配方制备的铅酸蓄电池具有超低水损耗，耐高温防失水性能好的特点。 具体实施方式[0028] 下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0029] 实施例1 [0030] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.31%、钙0.0042%、铝0.011%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲 0.0003%、铬0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0031] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制。 [0032] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0033] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0034] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0035] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号1）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0036] 实施例2 [0037] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.32%、钙0.0043%、铝0.012%、锌0.006%、铋0.02%、镉0.0012%、银0.007%、镍0.0004%、钴0.0003%、硒0.0003%、碲 0.0003%、铬0.0003%、锰0.0003%、锑0.0006%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0038] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制。 [0039] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0040] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0041] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0042] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号2）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0043] 实施例3 [0044] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.6%、钙0.007%、铝0.015%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲 0.0004%、铬0.0004%、锰0.0003%、锑0.0005%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0045] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制。 [0046] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0047] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0048] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0049] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号3）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0050] 实施例4 [0051] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.33%、钙0.0042%、铝0.012%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0006%、硒0.0003%、碲 0.0003%、铬0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0052] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制。 [0053] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0054] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0055] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0056] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号4）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0057] 实施例5 [0058] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.32%、钙0.0044%、铝0.012%、锌0.005%、铋0.01%、镉0.001%、银0.004%、镍0.0003%、钴0.0005%、硒0.0005%、碲 0.0006%、铬0.0006%、锰0.0004%、锑0.0007%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0059] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制。 [0060] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0061] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0062] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0063] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号5）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0064] 实施例6 [0065] 步骤1、板栅合金配置：配置正极板栅合金：合金成分为锡1.61%、钙0.0072%、铝0.016%、锌0.006%、铋0.0021%、镉0.0013%、银0.0072%、镍0.0003%、钴0.0004%、硒0.0003%、碲0.0003%、铬0.0003%、锰0.0003%、锑0.0005%，铅为余量；负极合金采用常规负极合金配方配置。 [0066] 步骤2、正负极铅膏和制：正负极铅膏配方按常规正负极铅膏配方和制，常规正负极铅膏配方即常用或手册。 [0067] 步骤3、极板涂填：采用常规正负极活性物质配比和涂膏量，采用拉网扩展设备轮式涂填机进行铅膏涂填。 [0068] 步骤4、极群包封：采用常规PE隔板进行极群包封。 [0069] 步骤5、电池化成与加酸：采用常规电池化成充电工艺进行电池化成和加酸，并进行小盖热封。 [0070] 实施例1‑6中，“常规”是指常用的、已公开的或手册、教科书等中可以查到的，可删除。 [0071] 对实施例1所制备的电池（表1中编号为方案编号6）及同型号的普通电池的性能进行测试，测试结果见表1。 [0072] 对上述实施例1‑6所制备的蓄电池及同型号的常规蓄电池的性能进行测试，测试结果列于表1。 [0073] 其中，铅酸蓄电池水损耗的测试方法为： [0074] 充电结束后最迟一周内的，对干燥的蓄电池进行称重（要精确到±1g），测量内阻和电池测试仪的反应。 [0075] 将蓄电池放置在（60±3）℃的温度下，以恒压（14.4±0.05）V充电21天。然后，再次对外部干燥的蓄电池重量（称前，先将蓄电池擦干），内阻和电池测试仪的反应进行测量。接着用恒压（14.4±0.05）V，在（60±3）℃温度下再次充电21天。将已擦干的蓄电池再重新称重并测量内阻和电池测试仪的反应。必须记录重量损失和内阻。 [0076] 与额定容量有关的重量损耗最高允许值： [0077] 42天后允许重量损耗量（60℃）≤3g/Ah； [0078] 84天后允许重量损耗量（60℃）≤6g/Ah。 [0079] 表1.所制备的铅酸电池的性能测试结果 [0080] [0081] 60℃水浴42天/84天恒压过充电水损耗越低，代表蓄电池耐高温防失水性能越好。从表1中的数据可以看出，采用实施例1‑6所制备的铅酸蓄电池在42天和84天的恒压过充电水损耗比普通蓄电池要低，说明按照本发明对板栅合金元素的控制范围对电池水损耗性能水平能起到较高的提升。 [0082] 从实施例1和实施例2可以看出正极板栅合金中元素组合（锌、铋、镉、银）在一定范围内可以有效抑制气体析出速率，降低水损耗；从实施例1和实施例4可以看出正极板栅合金中元素组合（镍、钴）对电池析气起到有害的协同作用，其含量总和越高，电池水损耗速率越快；从实施例1和实施例5可以看出正极板栅合金中元素组合（硒、碲、铬、锰、锑）对电池析气起到有害的协同作用，其含量总和越高，对气体析出的协同作用越明显，电池水损耗速率越快。 [0083] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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