[发明专利]一种铅锑稀土正极板栅合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种铅锑稀土正极板栅合金及其制备方法。

背景技术

作为非活性元件的板栅在铅酸电池中起支撑、集流和导电的作用。铅酸电池正极板栅材料目前的研究方向主要是铅钙合金和低锑合金。

传统铅钙板栅合金因腐蚀、电解液干涸、热失控、充电不足等问题导致铅酸蓄电池循环寿命短和电池稳定性差。

铅锑镉合金作为正极板栅合金，能有效的克服铅钙合金引起的早期容量损失和深放电循环寿命的问题，同时其免维护性能接近铅钙合金。但是废旧的铅酸蓄电池的再生冶炼很容易导致镉的污染和中毒事件，含镉的铅锑合金正在给我国铅冶炼厂的合金配制和铅再生产带来比较严重的环境污染风险和职业病风险。

因此，我国急需开发一种既具有铅锑镉合金各方面优良性能，又能避免因镉的剧毒带来重大环境污染的新型合金。

铅锑合金中Sb的溶解，使得正负极析氧析氢过电位降低，加速电池自放电。降低锑含量，能减缓这一不足，但是随着锑含量降低，其浇铸性能变差，机械性能降低，同时Sb含量过分降低，会使晶间变大，腐蚀加剧，而增加合金腐蚀深度和降低电池寿命。

镧钐铈等稀土元素被广泛地应用于各个领域。它对氧、硫、氢、铝的亲和力较大，可与镁、铝、铜、钛、锂合金化。它可以脱氧、脱硫，起到脱气净化的作用。稀土元素镧钐与铅几乎不形成固溶体，而生成Pb3Re、PbRe、PbRe2型高熔点金属化合物。它能中和某些铅合金的晶间撕裂现象，并能提高合金的热加工性，增加合金的韧性和抗蠕变性。

因此有人尝试将稀土元素作为添加剂，添加到铅锑合金中，来改善铅锑合金的性能。如专利“高性能的蓄电池板栅合金”（申请号03116413.7）、“再生铅-稀土低锑板栅合金的制备工艺”（申请号200510096308.1）、“电动车电池板栅合金配方”（申请号200610124157.0）、“一种牵引型蓄电池用无镉铅锑板栅合金”（申请号200710040171.7）、“蓄电池板栅合金材料及其制备方法”（申请号200710107587.6）、“一种蓄电池用铅锑板栅材料”（申请号201010166067.8）、“铅酸蓄电池正板栅合金材料”（申请号201010166067.4）以下一些专利就是考虑在板栅合金中添加稀土元素，结果使得合金晶粒更加细化，极板的硬度、机械强度和耐腐蚀性能提高，合金的深循环性能得到改善。

以上专利主要集中在单一稀土元素对铅合金性能的影响研究，但稀土合金的生产成本较高，不利于企业的大量生产，且单一稀土元素添加给铅合金带来优点的同时，也必将带来一些负面影响，例如强度下降。镧铈混合稀土作为铅合金的添加剂，能够更好地改善铅合金的耐腐蚀性、抗钝化等性能，且能弥补单一稀土添加带来的负面作用，镧钐混合稀土的性价比更高，更加有利于企业的大量生产。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型铅锑合金，以有效的克服铅钙合金引起的早期容量损失和深放电循环寿命的问题，同时其免维护性能接近铅钙合金，且具有铅锑镉合金各方面优良性能，又能避免因镉的剧毒带来重大环境污染问题。

发明同通过以下技术方案实现上述目的：

发明提供了一种铅锑稀土正极板栅合金，由以下质量分数的金属元素组成：锑：0.5%～1%、镧：0.005～0.1%、钐：0.005～0.1%、铅为余量。

该铅锑稀土正极板栅合金的制备方法，包括以下步骤：（1）先制备铅-镧、铅-钐合金作为母合金；（2）在熔融的铅液中加入纯锑，并搅拌至完全熔融，然后再加入铅-镧、铅-钐母合金进行混合熔炼，制得所述铅锑稀土正极板栅合金。

所述的铅-锑熔融液中，锑的质量含量为0.505～3.088%；铅-镧母合金中，镧的质量含量为7%、铅-钐母合金中，钐的质量含量为7%。

铅-钐母合金的制备方法为：将至少纯度为99.98％的纯铅在450℃～550℃下熔化，升温至750～800℃，加入至少纯度为99.95％的纯钐，经过捞渣、搅拌，在650℃～700℃下保温20分钟形成所述的铅-钐母合金。

铅-镧母合金的制备方法为：将至少纯度为99.98％的纯铅在450℃～550℃下熔化，升温至770～820℃，加入至少纯度为99.95％的纯镧，经过捞渣、搅拌，在650℃～700℃下保温20分钟形成所述的铅-镧母合金。

铅-锑熔融液的制备方法为：将至少纯度为99.98％的纯铅在450℃～550℃下熔化，升温至500～600℃，加入至少纯度为99.95％的纯锑并搅拌，形成所述的铅-锑熔融液。