[发明专利]一种铅酸蓄电池正极活性物及包含它的铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池正极活性物及包含它的铅酸蓄电池，属于铅酸蓄电池领域。

技术背景

传统的铅酸蓄电池主要用于汽车点火和照明电源以及便携式设备电源和备用电源等。这些运用主要都采用浮充浅放，因此电池不易受膨胀和深充放的影响，具有寿命长、稳定性好的特点。但随着社会的发展，动力电池需求激增，那些用于浮充浅放的传统铅酸蓄电池无法满足动力电池深充深放的要求。

动力电池在深放电过程中，大量导电性极好的正极中的二氧化铅被还原成不良导体硫酸铅，而充电过程中由于硫酸铅的导电性差，电子在正极板中流通不畅，使得硫酸铅不易氧化成二氧化铅。随着充放次数的增多，板栅和正极物质界面上形成了不良的导电层PbSO₄、α-PbO，导致电池容量下降，这就是所谓的“早期容量损失(PCL-1)”。

经研究发现在板栅中添加锑和镉可以解决PCL-1现象，但是锑和镉这种重金属材料的污染很大，生产和使用过程中对人体和环境都会带来持久的危害。

日本电池株式会社在CN1186354A中提出，活性物质中添加0.2％～5％的SnO₂可以提高电池的放电性能和使用寿命。其基本原理是SnO₂是一种电化学稳定的导电添加剂，加入正极活性物质中可提高铅膏的导电性，降低正极板内阻，能有效解决蓄电池的PCL-1效应。

进一步的的研究表明，由于添加的SnO₂在正极物中无法和其他物质紧密结合，多次充放电后，SnO₂会从正极物中逐步洗脱，并沉淀在负极板上，因此而降低负极板的析氢电位，导致铅酸蓄电池负极铅板硫化，降低蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效抑制锡在负极板的沉积，延长蓄电池耐用寿命的一种铅酸蓄电池正极活性物及包含它的蓄电池。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种铅酸蓄电池正极活性物包含铅粉、铅锡合金粉，所述铅锡合金粉中锡相对于正极活性物中铅粉的质量含量为0.2～5％。

所述铅锡合金粉是将铅和锡混和熔融并制备为合金后，粉碎所得。

铅锡合金粉是作为一种导电添加剂存在于正极活性物中的，发明人认为，将铅和锡混和熔融制备为合金，并粉碎所得的铅锡合金粉中铅和锡是牢固地连接在一起的，且无论其中的铅和锡是以那种价态存在的，它们都是结合在一起的。

所述铅锡合金粉中锡相对于正极活性物中铅粉的质量含量为优选为0.5～2％。

上述铅锡合金粉中铅和锡的质量比优选为1∶3～3∶1；更优选为1∶3～1∶1；进一步优选为1∶1。

在电池正极活性物的制备过程中，将铅锡合金粉作为一种添加剂，按照常规的方法，按一定的比例添加到正极活性物中；正极活性物的制备工艺根据所选用的组分，按照常规方法制备；本发明对正极活性物的其他组分、及活性物的制备工艺均无特别的要求，均可根据需要和现有技术来确定。本发明适用于所有铅酸蓄电池。

本发明正极活性物指正极固化前除板栅外的组分。

发明人认为，上述包含铅锡合金粉和铅粉的正极活性物质，通过氧化还原反应使Sn和Pb和正极物质紧密地粘和在一起；在固化过程中铅锡合金粉粒上的铅与空气和水反应生成Pb(OH)₂，然后铅锡合金粉粒上的Sn作为Pb(OH)₂的还原剂将自身氧化成SnO₂，将Pb(OH)₂再还原成Pb，粉粒上还原后的铅重新被氧化成Pb(OH)₂，并与极板上其他物质形成网状结构，从而使粉粒上的SnO₂与极板物质紧密结合，阻碍了生成的SnO₂在循环时移动到极板外面，引起短路或沉淀造成电池失效，本段提到的Sn和Pb指铅锡合金粉中的组分，具体反应方程式如下：

2Pb+O₂+2H₂O→2Pb(OH)₂

Pb(OH)₂+Sn→Pb+SnO+H₂O

Pb(OH)₂+SnO→Pb+SnO₂+H₂O

2Pb(OH)₂+Sn→SnO₂+2H₂O+2Pb