[发明专利]一种铅酸蓄电池负极板的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种含锆添加剂的铅酸蓄电池负极板的制备方法，属于能源材料技术领域。

背景技术

铅酸蓄电池具有原材料丰富、生产工艺简单、技术成熟、价格低廉以及电性能稳定等优点，但由于活性物质利用率比较低，致使铅酸蓄电池质量比能量低。随着铅酸蓄电池应用领域的扩大，人们对其电性能，例如高倍率充放电、低温特性、耐高温特性以及使用寿命等方面都提出了更高的要求。 解决这些问题最有效的途径之一是在不改变现有工艺条件的基础上，在活性物质中添加适量的添加剂。虽然有关铅酸蓄电池负极板添加剂的研究很多，但遗憾的是人们对各种添加剂在充放电过程中的作用机理仍认识不清楚。铅酸电池的负极板在循环若干圈后会出现鼓泡现象，主要是由于在过充电时氢气大量的析出造成的。鼓泡现象的发生会影响到板栅（集流体）与活性物质（铅膏）间的结合情况，进而影响铅酸蓄电池容量和使用寿命。实践证明，添加一定量的锆化物，可抑制氢气的析出，减少由于氢气逸出遇到明火发生爆炸等事故的发生。资料调研显示，未见将锆化物添加到铅酸蓄电池负极板铅膏中，并利用工业工艺制成负极板的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池负极板的制备方法，以提高氢气的析出电位，抑制在充电时氢气的大量逸出，进而提高铅酸蓄电池容量和使用寿命。

本发明的目的是这样实现的，将一种锆化物添加到工业用铅粉中，并利用工业工艺制成，组装成电池。实验结果显示，按此方法制备的铅负极，具有更负的析氢电位，较高的放电容量。

本发明给出的一种铅酸蓄电池负极板的制备方法，包括以下步骤：

（1）材料准备

将铅粉、碳源、锆源、硫酸钡、木素、纤维、稀硫酸和蒸馏水按以下质量比25：（0.1～0.3）:（0.05～0.4）:（0.1～0.25）：（0.05～0.25）：（0.005～0.02）：（3～5）:（4～7）称量，备用；

（2）铅膏制备

将铅粉、碳源、锆源等固体材料进行干混后研磨10～15 min，然后快速加入混有纤维的蒸馏水，搅拌3～8 min后，缓慢加入稀硫酸，边加酸边搅拌， 2～8 min内完成稀硫酸的滴加；

（3） 制板

    将步骤（2）得到的混合物均匀地涂在板栅上，在25～30℃温度下固化3～4 h，然后在温度70～100℃下烘干，制成负极板；

（4） 化成

用密度1.05 g/cm³～1.50g/cm³的硫酸溶液进行多阶段充电化成，得到成

品。

本发明的方法，原料铅粉为工业用铅粉。

本发明的方法，原料碳源选自石墨、炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯其

中的一种或多种的任意混合物。

本发明的方法，原料锆源为碳酸锆、二氧化锆、硝酸锆其中的一种，最优选为二氧化锆。

本发明取得的有益效果如下：铅酸蓄电池负极板中掺杂一定量的锆化物，可提高电池的容量，并提高负极板的析氢电位，减少氢气的析出，同时减少在充放电过程中水的消耗量。

附图说明

图1为实施例1负极板(A)与普通配方所制备的负极板(B)的析氢电位曲线比较。曲线A为按实施例1制备的负极板；曲线B为普通配方制备的负极板。

图2为添加一定量锆化物的负极板制成单体电池(A)与普通配方的负极板制成单体电池(B)放电容量的比较。

图3为按工业程序化成后，添加锆化物负极板(A)和普通配方的负极板(B)的SEM照片。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明。

实施例1

(1)原材料准备：准备25g铅粉，0.1g的炭黑1#，0.1g的炭黑2#，0.1g的二氧化锆，0.25g硫酸钡，0.05g挪威木素，0.01g纤维，浓度为1.4g/cm³的3.20mL的硫酸和6mL的水。

(2)铅膏制备: 将铅粉、碳源、锆源等固体材料进行干混，使用研钵研磨12min,然后快速加入混有纤维的蒸馏水，搅拌4min后，缓慢加入稀硫酸，边加酸边搅拌，搅拌5min。 

(3)制板:将混合均匀的膏状物涂在板栅上, 在25℃温度下固化3小时，然后在温度80℃下烘干，制成负极板。然后将1个负极板和1个常规正极板构成一个大约0.2Ah电池。