[发明专利]用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力型铅酸蓄电池正板栅用合金的生产技术领域。

背景技术

常用的动力电池正板栅材料合金有铅钙锡铝合金和铅锑镉合金。铅钙锡铝四元合金铸造成的正板栅由于在极板固化过程中板栅表面的腐蚀层易造成板栅和活性物质结合力差，导电性能不好，对动力电池深循环放电和放电后的充电极为不利，一般铅钙合金如果固化控制不好使用寿命不会超过六个月，这就是所说的“无锑效应”的影响，虽然现采用加高锡配以高温固化方式加以弥补，但还是不能保证不会出现所谓的“一类早期容量衰退”和“PCL”现象。用铅锑镉合金制成的动力电池正板栅可适应电池深充放循环特性，板栅和活性物质结合力强，内阻低，充电接收能力好，但锑和镉由于析氢过电位较低电池在使用过程中易失水，表现为寿命后期充电不转换“鼓肚”电池较多，且镉是剧毒金属，因此以上两种合金均不是动力电池板栅最理想的合金材料。

发明内容

本发明目的在于发明一种既能有铅钙锡铝四元合金耐腐蚀及充电不失水和环保的特点，又能有铅锑镉合金耐深充放电循环特点的用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金。

本发明包括铅、钙、锡和铝，其特征在于还包括稀土金属，所述钙占合金总质量的0.04％～0.08％、锡占合金总质量的0.6％～1.0％、铝占合金总质量的0.01％～0.03％、锶占合金总质量的0.02％～0.05％、铋占合金总质量的0.04％～0.1％、稀土金属Ce铈、Y钇、Nd钕占合金总质量的0.01％～0.1％，余量为铅。

稀土金属中，铈在稀土金属总质量中的含量不低于90％。形成的稀土金属以铈为主要元素，钇和钕为次要混合元素。可用纯铈加入，因纯铈稀土成本较高，而通常铈中会含Y钇、Nd钕及其它微量稀土元素，故可不必提纯，可以直接使用。

由于稀土与钙有相近的析氢过电位，可减少电池使用过程中水份的流失，且机械性能较好，稀土与铅结合容易，稀土的加入抑制了腐蚀膜中导电性差的二价铅生长，增强膜的导电性，同时提高膜的力学性能，与活性物质结合粘接良好，可提高电池充电接收能力。稀土有较大的原子半径，易于占据合金的空间，阻止其它无素的扩散，细化晶粒，易在合金表面形成保护膜，抑制板栅的腐蚀，改善了正极板栅的导电性，同时稀土还可净化合金中的硫等有害杂质，减少板栅铸造缺陷。

Sr(锶)为Ca(钙)的同族元素，Sr(锶)的加入可降低Ca(钙)的加入量，因Sr(锶)除与有Ca(钙)相似的性能外，它所配成的合金的晶粒比Ca(钙)要粗大一些，其硬化后易形成细晶粒沉淀，易硬化时效快，便于填涂。

本发明合金中加入少量Bi(铋)能提高板栅的硬度和可铸性，减少充电过程中气体析出，有利于电池深放电和深循环，但加入量如超过0.1％，所铸板栅易脆裂。

本发明在原有铅钙锡铝合金基础上加入稀土成份，降低原铅钙锡铝四元合金中钙和锡的含量，降低钙含量增强板栅耐腐性能，降低锡用量节约成本，增加稀土成份可提高板栅的耐腐性能，增强板栅可铸性和机械强度，增强活性物质和板栅的结合力，消除“无锑效应”的影响。

本发明还提供了一种用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制备方法，包括以下步骤：

1)将稀土金属外包铅箔密封后待用；

2)钙、锶和铝粉按比例混合后，压制成合金金属饼；

3)称取熔铅锅容积量的80％的电解铅，加热至熔化；

4)将外包铅箔的稀土金属和所述合金金属饼压入熔铅锅底，熔化后搅拌均匀；

5)待熔铅锅中温度降至400～420℃后捞取铅锅表面上的铅渣，按加铅量的0.6％～1.0％加锡，按加铅量的0.04～0.1％加铋，再搅拌均匀；

6)出料铸锭。

因铋溶点低，为271℃，密度比铅略轻9.37g/Cm³，故应在后期待铅温冷却至420℃以下与锡一起加入加可减损耗。

步骤3)中，电解铅熔化后保持熔铅锅内温度为550～650℃。

步骤4)中，搅拌速度为800～1200转/分，正向搅拌3～5min后再反向搅拌2～3min。

步骤5)中，搅拌速度为400～600转/分，正向搅拌3～5min后再反向搅拌2～3min。

本发明混合熔炼时，所述钙占合金总质量的0.04％～0.08％、锡占合金总质量的0.6％～1.0％、铝占合金总质量的0.01％～0.03％、锶占合金总质量的0.02％～0.05％、铋占合金总质量的0.04％～0.1％、稀土金属Ce铈、Y钇、Nd钕占合金总质量的0.01％～0.1％，余量为铅。