[发明专利]铅酸蓄电池正极板栅合金材料

说明书

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池用铅合金，尤其是铅酸蓄电池正极板栅用的铅合金。

背景技术

带有很多栅格的板栅是铅酸蓄电池的重要组成部分，占蓄电池总质量的20％～30％，其作用主要有两个：第一，它是活性物质的载体，在蓄电池制造过程中铅膏就涂覆在它上面，活性物质靠板栅来支持和支撑。第二，它是集流体，它担负着蓄电池在充放电过程中电流的传导、集散作用并使电流分布均匀，这些性能是否优越主要取决于正极板栅所用的合金。目前使用最广泛的铅酸蓄电池正极合金是Pb-Sb-Cd、Pb-Ca-Sn-Al两种。

铅锑合金的正极板栅抗拉强度、延展性都较好，板栅在制造过程中不易变形；其熔点和收缩率低于纯铅，具有良好的铸造性能；在蓄电池充电循环使用期间，板栅不易变形，最重要的是铅锑合金能有效改善板栅与活性物质之间的粘附性，增强了板栅与活性物质之间的“裹附力”，腐蚀层有着很高的导电性，Pb-Sb-Cd板栅基本可以抑制PCL现象，同时锑是二氧化铅成核的催化剂，阻止了活性物质晶粒的长大，使活性物质不易脱落，提高了电池的容量和寿命。但是锑和镉由于析氢过电位较低，使蓄电池在过充、贮存时析氢量增加，使水的分解电压下降，过快失水，自放电增大。且镉是剧毒金属，对环境污染太大。

铅钙合金的正极板栅浇铸时容易变形，投入产出率低，并且在极板固化过程中，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充电极为不利，一般铅钙合金如果固化效果控制不好，会使蓄电池使用寿命大幅缩短，这就是所谓的“无锑效应”的影响。同时铅钙合金正板栅的电池很容易出现所谓的“PCL”现象。

因此，随着市场用户及环保要求的越来越高，这两种合金应用在铅酸电池上都存在着无法避免的缺陷。

发明内容

本发明目的在于提供一种铅酸蓄电池正极板栅合金材料，能够克服铅锑合金、铅钙合金的正极板栅各自存在的缺陷，既有铅锑镉合金正极板栅耐深充深放循环使用的特点，又有铅钙合金正极板栅充电不失水和环保的优点。

本发明通过以下技术方案实现：

铅酸蓄电池正极板栅合金材料，按重量百分比由下列物质组成：

锑1％～3％、铜0.04％～0.1％、锡的0.05％～0.15％、硫0.01％～0.03％、砷0.15％～0.25％、稀土金属0.02％～0.05％，余量为铅。

本发明进一步改进方案是，所述稀土金属为镧、或镧和铈。所述镧占稀土金属的重量百分比大于等于92％。

从上述镧占稀土金属的重量百分比可知，加入的稀土金属以镧为主要元素，铈为次要元素。也可用单一的镧加入合金中，但是由于镧稀土的价格较高，用单一的镧加入合金中，将会导致板栅成本增高，故采用含微量的铈混合型的稀土金属较为合适。既能满足板栅性能要求，又不至于增高板栅成本。

由于稀土元素与钙有相近的析氢过电位，在合金相中形成了与铅钙合金Sb3Ca相似的Sb3La，细化了合金中的晶粒，增加了板栅合金的强度。La为负极电势金属，不会由正极溶解在负极沉积，不会引起自放电加速和有毒气体SbH3的析出。加之合金中有锑的存在，从多方面性能更加优化，板栅更加耐深循环，使用寿命和容量保存更好。

本发明在合金中加入了少量Sn(锡)，能改善合金溶液的流动性，降低了它的氧化，同时也改善了腐蚀层的导电性，板栅的蠕变性能也得到加强。

本发明在原有铅锑镉合金基础上去掉剧毒有害成分镉，加入稀土成分，降低了蓄电池深循环使用过程中失水速率，蓄电池按照DOD100％进行深充放试验，每50次循环失水量在总重量的2‰以内；同时降低了Sb的用量，避免板栅裂纹，生产效率提高的同时，也节约综合成本。综上：

一、本发明的铅锑稀土合金可代替现有的铅锑镉合金、或者铅钙合金用作铅酸蓄电池正极板栅材料，能满足电池的各项性能要求。

二、用铅锑稀土合金作为密封免维护铅酸蓄电池正极板栅材料，电池在使用过程中深循环放电性能好，失水速率降低，使用寿命长，同时避免了剧毒金属镉对环境的污染。

具体实施方式：

实施例1.

铅酸蓄电池正极板栅合金材料，按重量百分比由下列物质组成：

锑1.5％、铜0.05％、锡的0.08％、硫0.01％、砷0.17％、稀土金属0.03％(稀土金属总重量中镧为92％、余为铈)，余量为铅。

实施例2.

铅酸蓄电池正极板栅合金材料，按重量百分比由下列物质组成：