[发明专利]生产铅酸电池的方法

说明书

在恒电压再充电下，如在电池应用中发生的，如果能斯特电压等于施加的电压，则再充电电流下降。因此，铅酸电池不能实现最佳的循环寿命或可再充电性。主要原因是由于硫酸比重的积累而引起能斯特电压的增加，硫酸在正电极中比在负电极中增加得更快。本发明表明，特定的碱性硅酸盐和/或碱性沸石充当正电极中硫酸活性快速增加的阻断剂。这是由于空穴和碱性原子捕获硫酸根离子，从而降低硫酸活性。特别感兴趣的是特别高度附聚的碱性铝硅酸盐和碱性铝沸石。

现有技术

铅酸电池具有由离子可渗透隔板隔开的正电极和负电极。电极由铅栅制成，该铅栅填充有铅膏，该铅膏由含铅氧化物、硫酸、水和一些添加剂制成。

对于正电极，加入有机或无机纤维，有时加入晶种。对于负电极，使用有机木质素化合物、硫酸钡、碳化合物以及粘合纤维。对于铅栅，使用重力铸造、多孔金属网、冲压或连续铸造生产的铅合金，其使用少量的钙、锡、铝或锑。

用于覆盖正电极的铅栅的膏将由具有约20-30%的剩余Pb含量的氧化铅PbO、水、硫酸和合成纤维在特制的氧化物混合器中混合，以确保各种成分的均匀分布和结合。

为了获得高孔隙率，涂膏的板在固化过程中经历热和蒸汽处理以开始化学过程，从而获得3-碱式和/或4-碱式硫酸铅结构以及Pb从含铅氧化物还原为PbO，并由此降低Pb(游离铅)含量。PbO有助于连接3-碱式和/或4-碱式硫酸铅晶体，以获得稳定的晶体网络。在该过程结束时，涂膏的板将被干燥。

为了获得4-碱式硫酸铅晶体结构，在固化过程中需要＞80℃的温度。另一方面，为了获得3-碱式晶体结构，温度应不超过60℃，以避免出现4-碱式硫酸铅晶体。对于＞80℃的温度，晶体生长仅需要1-2小时，但是对于低于60℃的温度，晶体生长需要＞12小时。与由3-碱式硫酸铅制成的正电极相比，由4-碱式硫酸铅制成的正电极在较深放电和较长循环次数的情况下显示出更好的性能。

为了产生负电极膏，将含铅氧化物、硫酸、水、纤维、木质素化合物、硫酸钡和碳化合物在氧化物混合器中合并和混合。木质素硫酸盐通常防止在高于80℃的温度下成核为4-碱式硫酸铅。然而，当施加蒸汽时，晶体生长在1小时内完成。

在板固化之后，在形成步骤中将所制造的板制成电极。对于负电极，碱式硫酸铅和PbO转化为Pb，对于正电极，碱式硫酸铅和PbO转化为二氧化铅PbO₂。过去，在固化过程之后，通过将电极放置在外部容器中，直接进行形成。目前，出于环境和成本原因，通常在将板装配在最终的电池容器中之后进行形成。在容器的电池中，正电极板和负电极板由离子可渗透的聚乙烯或纤维玻璃垫片(隔板)隔开。还使用较不常见的PVC隔板。

任务的定义

过去，汽车12伏铅酸电池主要用于机动车辆中的起动和照明，或者在工业应用中用作固定电源，或者用于牵引目的，例如叉车。工业电池的设计不同于汽车电池。

现今，铅酸电池用在具有增加数量的耗电装置的机动车辆中。由于节省CO₂的起停发动机技术，在更换之前所需的充电-放电循环次数方面，对12伏电池的需求大大增加。通过在每次超过几秒的停止时关闭发动机，充电-放电循环次数显著增加。

一种新的应用正开始在微混合动力发动机技术中使用。在微混合动力发动机中，电池供应能量以辅助加速，并且从燃烧发动机以及还从源自制动的能量再充电。这产生了对非常快速的可再充电性和长循环寿命的需要。此外，随着无人驾驶运输变得更加普遍，电池的可靠性在安全性方面将具有至关重要的意义。