[发明专利]新型稀土铅酸动力电池

说明书

技术领域

本技术涉及到高等普通化学、电化学、物理化学、金属学、金相学及稀土金属学、正极活性物质添加剂，用以上理论为指导，设计出了新型稀土铅酸动力电池。

背景技术

1.目前动力电池的状况

目前动力电池正极板栅合金较成熟的技术为Pb-Sb-Cd和Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al两种，前者据中华人民共和国工业和信息化部、中华人民共和国环境保护部公告的《铅蓄电池行业准入条件》(2012年第18号)文件，不能再应用，后者由于Sn(锡)含量高0.8％～1.2％，造成成本太高，更主要的是由于Ca(钙)的存在，PCL-1(早期容量损失)现象不可避免，不能大电流深放电，不宜用于动力电池。

2.本技术具体理论基础

塔菲尔方程式、位错强度理论、晶体学、稀上合金学、电化学、蓄电池基本理论及已获蓄电池行业认可的四篇有代表性的论文：

2.1还原铅板栅合金显微组织形成动力学(2002年蓄电池杂志第三期107～109页)

2.2Pb-Sb系和Pb-Ca系相图分析及应用(2004年蓄电池杂志第二期51～53页)

2.3新型铅蓄电池用Pb-RE合金系(2005年蓄电池杂志第三期103～105页)

2.4铅酸蓄电池用板栅合金铸造性能的研究(第十届全国铅酸蓄电池学术年会论文全集54～60页)

2.5塔菲尔经验公式：我们已经用数学的方法推导出此结论，成为一一对应的函数关系，使塔菲尔经验公式变为方程式，并掌握了其核心问题，据此选取不同金属氧化物作为正极活物质添加剂，降低了活物质从稳定态到活化态所需的活化能，换言之降低了充电电压，降低了正极析氧的速度、降低了负极硫酸盐化、降低了SbH₃不可逆反应的速度、降低了失水率，避免了电池提早干涸、提高了电池的使用寿命。

上述文献指出，目前应用的Pb-Sb-Cd和Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al合金，由热力学和动力学决定其缺点不可能克服，需要开发一种新型正极板栅合金来满足动力电池的各项要求，第一发明人黄永岐在原有发明专利CN1721561A的基础上又有新的创造性，其特点除了灵活运用固溶、脱溶、过剩相、硬质点和细化晶粒强化理论之外，优化各元素相互搭配，CuAs、PbS、稀土化合物Pb₅RE均为面心立方结构，这就使合金晶粒长大的过程变成晶核不断产生的过程，从而提高了晶粒度的等级，使合金具有更好的铸造性能和使用性能。

发明内容

1.本技术的独特优点

本技术改变了传统只能使用纯铅配制工作合金的方法，直接利用还原铅及其中的微量元素配制工作合金，灵活运用固溶、脱溶、过剩相、硬质点和细化晶粒强化理论，再加少显RE，经炉前光谱分析后酌情补加所差元素及其数量，用此合金浇铸的板栅及正极铅膏进行适当调整，经过板栅填涂、固化、化成后的极板再组装成电池，即可达如下技术经济指标而且能够减污、节能、降耗、增效。

2.技术指标

2.1工艺性能

不冷裂、不热裂、流动性优、强度好，能满足机械化操作技术要求。

2.2使用性能

耐腐蚀、内阻小。

2.3使用寿命

除循环耐久能力外，其他技术指标均达到或超过国标，循环耐久能力的测试方法：14.7V恒压限流(限流3A)充电10h，用2h率放电，终止电压10.5V，时间小于96分钟视为寿命终止，已在国家蓄电池质量监督检验中心备案，远高于国标，经沈阳国家蓄电池质量监督检验中心检测，新型稀土动力电池寿命比Pb-Sb-Cd电池及Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al电池大大提高，分别为Pb-Sb-Cd电池及Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al电池的1.5-2.0倍；新型稀土铅酸动力电池寿命期间放出的电量均高于Pb-Sb-Cd电池及Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al电池。

3.经济指标

每KVAH的成本，分别为(根据金属价格会有所差别)：Pb-Sb-Cd的84％；Pb-Ca(低)-Sn(高)-Al的80％。

4.板栅合金化学成分

Pb-Sb(1.0～2.5％)-Cu(0.05～0.15％)-As(0.10～0.30％)-S(0.010～0.08％)-Sn(0.03～0.13％)-RE(0.01～0.2％)

5.正极活物质添加剂

5.1VA金属性较强元素的氧化物，按铅粉0.02～0.50％质量百分比添加入正极铅膏中，如Sb、Bi等的氧化物；