[发明专利]一种利用正极废铅膏合成四碱式硫酸铅方法及其应用

说明书

技术领域

    本发明涉及废铅膏回收利用技术领域，具体涉及一种利用正极废铅膏合成四碱式硫酸铅方法及其在电池中的应用。

背景技术

铅蓄电池因其动力强劲，原材料丰富，价格低廉等优势在多个领域都有广泛的应用。但是在铅蓄电池生产过程中也会产生大量含铅废料，如果排放就会造成严重的环境污染。多数企业仍没有形成完善的回收体系，一般处理方法或是将含铅废料烘干粉碎后直接加回到铅膏中进行生产，或是出售给金属加工企业回收，无形中增加了企业的成本，因此探寻蓄电池厂家自身高效利用回收含铅废料是研发人员的目的。

铅蓄电池在使用和存储过程中存在早期容量损失，引起电性能迅速下降，四碱式硫酸铅（4BS）是电极活性物质二氧化铅（PbO₂）的前驱体，若极板经固化后含有大量四碱式硫酸铅，在化成时就可以形成机械性能良好的稳定骨架结构，防止充放电过程中由于体积变化较大引起的活性物质脱落现象，抑制铅蓄电池的早期容量损失，可大大提高电池的各项电性能和循环寿命。

目前使用较多的方法是提高和膏温度或进行高温固化，但是较难控制铅膏中四碱式硫酸铅的生成含量多少和粒径大小，一旦铅膏中四碱式硫酸铅含量过高，容易导致化成困难，极大降低电池初始容量。

当然外购4BS加入铅膏中能解决这一问题，但是目前国外一些公司掌握了4BS的核心技术，国内较少生产，所以如果外购纯度较高的4BS添加到蓄电池生产中，会增加蓄电池企业的生产成本。如果能利用蓄电池企业自身的含铅废料制得四碱式硫酸铅，则既解决了含铅废料的处理问题，又降低企业生产成本，变废为宝。

发明内容

    本发明要解决的技术问题是提供一种利用正极废铅膏合成四碱式硫酸铅方法，蓄电池厂家根据自身便利条件制备，操作简单易行，制得的四碱式硫酸铅应用于电池生产中完全可满足性能要求，抑制铅蓄电池的早期容量损失，大大提高电池的各项电性能和循环寿命；既解决了蓄电池企业含铅废料的处理问题，又降低企业生产成本，变废为宝。

本发明通过以下技术方案实现：

一种利用正极废铅膏合成四碱式硫酸铅方法，包括以下步骤：

（1）对正极废铅膏进行水洗、过滤分离、脱水烘干、过200～300目筛提纯处理，然后对处理后的混合物进行化学分析；

（2）根据化学分析得出处理后混合物中硫酸铅、氧化铅、游离铅的各种成分含量，添加铅粉进行混合研磨2～3h，过200～300目筛，要求混合反应后的氧化铅与硫酸铅的摩尔比为4～5：1；

（3）将过筛后的混合物先在100～120℃保温预烧1h，再升温至500～700℃烧结5～8h,冷却干燥，得四碱式硫酸铅。

本发明进一步改进方案是，所述步骤（1）处理后的混合物中硫酸铅、氧化铅、游离铅的总含量大于95%。制得的四碱式硫酸铅纯度较高。

本发明更进一步改进方案是，所述化学分析方法采用络合滴定。检测处理后的混合物中硫酸铅、氧化铅、游离铅含量准确。

权利要求1至3所述的利用正极废铅膏合成四碱式硫酸铅方法制得的四碱式硫酸铅在电池中的应用。目前较多蓄电池企业通过提高和膏温度或进行高温固化方法，较难控制铅膏中四碱式硫酸铅的生成含量多少和粒径大小，一旦铅膏中四碱式硫酸铅含量过高，容易导致化成困难，极大降低电池初始容量。本发明的应用，加入量可控，完全可满足性能要求，且加入铅膏中四碱式硫酸铅所占铅粉比例很少，完全可以不用改变和膏工艺，不影响生产效率。同时无需外购，既解决了蓄电池企业含铅废料的处理问题，又降低企业生产成本，变废为宝。

具体实施方式

实施例1

（1）收集正极废铅膏，对正极废铅膏进行提纯处理，包括水洗、过滤分离，除去可溶性杂质，如炭黑、木质素之类，然后脱水烘干、过200目筛，除去大颗粒物质。然后对处理后的混合物进行采用络合滴定化学分析，测定其中硫酸铅、氧化铅、游离铅的各种成分含量，分别是硫酸铅占61.5%、氧化铅占29.1%、游离铅占7.4%，总含量98%；

（2）根据处理后废铅膏与添加铅粉混合反应后的氧化铅与硫酸铅的摩尔比为4～5：1的要求，称取10g处理后的正极废铅膏，其中：硫酸铅为0.020摩尔、氧化铅为0.013摩尔、游离铅为0.0036摩尔，另称取铅粉0.065摩尔，进行混合研磨2h，过300目筛；

（3）将过筛后的混合物先在100℃保温预烧1h，再升温至500℃烧结8h,冷却干燥，得四碱式硫酸铅，纯度为90%。

实施例2