閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成：Sb含量范圍：2.0％～3.0％；Sn含量范圍：1.0％～1.8％；Se含量范圍：0.04％～0.10％；Ag含量范圍：0.02％～0.05％；La含量范圍：0.02％～0.08％；其余為Pb。本發(fā)明采用的正極板柵合金使電池具有很好的充電接受能力，防止產(chǎn)生PCL1，同時(shí)不用Cd和As等有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求，另外控制電池失水，使電池不容易導(dǎo)致熱失控，可在閥控式鉛酸電池上使用。
【專利說(shuō)明】閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池，尤其涉及一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)自行車、旅游觀光車、清潔車等用閥控式鉛酸電池做動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電機(jī)行駛。電池的深循環(huán)性能往往決定著電池使用壽命。而電池的正極板柵合金材料對(duì)于充電接受能力以及耐腐蝕性能很關(guān)鍵，進(jìn)而影響著電池的循環(huán)性能。
[0003]市場(chǎng)上用于閥控鉛酸電池的正極板柵合金主要有鉛鈣錫系列(Pb-Ca-Sn)、鉛銻鎘系列(Pb-Sb-Cd)、鉛銻錫系列(Pb-Sb-Sn)。
[0004]其中，鉛鈣錫系列(Pb-Ca-Sn)電池充電接受能力差，容易產(chǎn)生PCLl (板柵界面與活性物質(zhì)之間由于生產(chǎn)高阻抗的氧化鉛導(dǎo)致的早期容量損失)，即“無(wú)銻效應(yīng)”;
[0005]鉛銻鎘系列(Pb-Sb-Cd)充電接受能力好，但是Cd有毒，不符合國(guó)家環(huán)保要求，已經(jīng)禁止使用；
[0006]鉛銻錫系列(Pb-Sb-Sn)充電接受能力好，但是電池失水嚴(yán)重，容易導(dǎo)致閥控電池?zé)崾Э亍Ｋ訮b-Sb-Sn合金主要用于富液電池，不在閥控式鉛酸電池上使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于閥控式鉛酸動(dòng)力電池的正極板柵合金。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0009]Sb 含量范圍:2.0%?3.0% ;
[0010]Sn 含量范圍:1.0%?1.8% ;
[0011]Se 含量范圍:0.04%?0.10% ;
[0012]Ag 含量范圍:0.02%?0.05% ;
[0013]La 含量范圍:0.02%?0.08% ;
[0014]其余為Pb。
[0015]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0016]Sb 2.0%, Sn 1.0%, Se 0.04%?0.10% ；Ag 0.02%, La 0.02%，其余為 Pb。
[0017]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0018]Sb 2.2%, Sn 1.0%, Se 0.04%, Ag 0.03%, La 0.03%，其余為 Pb。
[0019]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0020]Sb 2.4%, Sn 1.8%, Se 0.10%, Ag 0.05%, La 0.08%，其余為 Pb。
[0021]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0022]Sb 2.6%, Sn 1.6%, Se 0.05，Ag 0.03%, La 0.04%，其余為 Pb。
[0023]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0024]Sb 2.8%, Sn 1.4%, Se 0.08%, Ag 0.04%, La 0.06%，其余為 Pb。
[0025]作為優(yōu)選，閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分的重量百分比組成:
[0026]Sb 3.0%, Sn 1.2%, Se 0.10%, Ag 0.05%, La 0.08%，其余為 Pb。
[0027]本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn):
[0028]I)為了降低失水，Sb含量應(yīng)該不高于3.0%。
[0029]2)為了防止“無(wú)銻效應(yīng)”，Sb含量不得低于2.0%，且Sb+Sn的含量不低于3.0%。
[0030]3)Sn含量一般不高于1.8%，過(guò)高的錫含量會(huì)降低板柵的耐腐蝕性能，但同時(shí)錫含量過(guò)低會(huì)改變表面張力，降低流動(dòng)性，導(dǎo)致工藝性能變差。
[0031]4) Se元素的添加可細(xì)化晶粒，不但可以提升材料的強(qiáng)度，也能較好地改善材料的裂紋缺陷，使得共晶體可以較好地填充于初始凝固的枝晶間隙當(dāng)中，使得裂紋的出現(xiàn)的可能性進(jìn)一步降低。
[0032]5)Ag的添加不僅可以作為形核核心，也可改善晶間腐蝕，提升耐蝕性能。
[0033]6) La的加入不僅抑制氧氣析出，減少失水，而且改善了電池深放電時(shí)的鉛合金上形成的鉛氧化物的阻抗，提高充電接受能力。
[0034]本發(fā)明的有益效果是:
[0035]采用的正極板柵合金使電池具有很好的充電接受能力，防止產(chǎn)生PCL1，同時(shí)不用Cd和As等有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求，另外控制電池失水，使電池不容易導(dǎo)致熱失控，可在閥控式鉛酸電池上使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0037]圖1是本發(fā)明閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金實(shí)施例1-6的電池容量循環(huán)曲線。
[0038]圖2是本發(fā)明閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金實(shí)施例1-6的循環(huán)失水圖。
[0039]圖中，1-實(shí)施例1，2_實(shí)施例2，3-實(shí)施例3，4_實(shí)施例4，5_實(shí)施例5，6_實(shí)施例6。

【具體實(shí)施方式】
[0040]實(shí)施例1:
[0041]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:2.0% Sb，1.0% Sn,0.010% Se(與權(quán)利要求1中的Se含量范圍:0.04%?0.10%有矛盾)，0.02%Ag,0.02% La，其余為 Pb。
[0042]實(shí)施例2:
[0043]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:2.2% Sb，1.0% Sn,0.04% Se,0.03% Ag,0.03% La，其余為 Pb。
[0044]實(shí)施例3:
[0045]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:2.4% Sb，1.8% Sn,0.10% Se,0.05% Ag,0.08% La，其余為 Pb。
[0046]實(shí)施例4:
[0047]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:2.6% Sb，1.6% Sn,0.05% Se,0.03% Ag,0.04% La，其余為 Pb。
[0048]實(shí)施例5:
[0049]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:2.8% Sb，1.4% Sn,0.08% Se,0.04% Ag,0.06% La，其余為 Pb。
[0050]實(shí)施例6:
[0051]一種閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，由以下組分按重量百分比組成:3.0% Sb，1.2% Sn,0.10% Se,0.05% Ag,0.08% La，其余為 Pb。
[0052]結(jié)果驗(yàn)證:
[0053]按照實(shí)施例1-6的要求配制不同的6種合金，分別用于制作相同型號(hào)的正極板柵(單片容量20Ah)，然后涂膏、固化、干燥、極板化成，制成6種不同板柵合金成分的熟極板；負(fù)板用相同的鉛鈣合金制作，同樣經(jīng)過(guò)涂膏、固化、干燥、極板化成工序，制成負(fù)熟板。然后按照正極9片，負(fù)極10片的比例配組、裝配、密封等工序，制成6種不同正板，相同型號(hào)的6V180電池。
[0054]經(jīng)過(guò)3小時(shí)率容量、低溫、大電流等初期性能測(cè)試，全部符合《電動(dòng)汽車用鉛酸蓄電池(QC/T 742-2006》的標(biāo)準(zhǔn)要求。因?yàn)樵撾姵刂饕獞?yīng)用于深循環(huán)，所以長(zhǎng)期性能主要是檢測(cè)循環(huán)壽命，依據(jù)也是QC/T 742-2006中6.13的要求，同時(shí)為比較合金之間的差異，還要比較電池失水狀況，作為閥控密封式鉛酸蓄電池，如果失水過(guò)多，將影響電池容量，同時(shí)有“熱失控”的危險(xiǎn)。所以應(yīng)該在其使用周期內(nèi)控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。
[0055]6種電池分別用6條回路測(cè)試循環(huán)壽命。按照《電動(dòng)汽車用鉛酸蓄電池(QC/T742-2006)》中6.13的要求:即電池完全充足電后，在20°C ±5°C的環(huán)境中，以1.513 (A)的電流放電1.6h，然后以恒電壓2.4V/單體，限流1.513充電4h，組成一個(gè)循環(huán)；經(jīng)過(guò)連續(xù)49個(gè)循環(huán)后，第50個(gè)循環(huán)對(duì)電池經(jīng)過(guò)完全充電后對(duì)測(cè)試電池3小時(shí)率容量。如此組成一個(gè)大循環(huán)。容量高于80%額定容量，就繼續(xù)循環(huán)，如果低于80%，循環(huán)結(jié)束，作為最終循環(huán)次數(shù)。要求循環(huán)次數(shù)不低于400次。
[0056]圖1是6種電池的循環(huán)曲線，目前做到400次，剩余容量在82% -89%之間，循環(huán)還沒(méi)有結(jié)束，但已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且，采用鉛銻錫硒合金的實(shí)施例2、3、4、5、6與采用鉛銻砷合金的實(shí)施例1沒(méi)有大的差異。
[0057]圖2是電池在QC/T 742的循環(huán)過(guò)程中，每50次對(duì)電池的一個(gè)失水檢測(cè)，方法是通過(guò)循環(huán)前后電池重量的減少，來(lái)判斷失水的多少。從圖可知，經(jīng)過(guò)400次循環(huán)后，累積失水基本都在4%左右，是出于可控范圍之內(nèi)。
[0058]所以采用本實(shí)施例的系列合金,完全可以替代Pb-Sb-Cd和Pb-Sb-As的合金,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0059]本實(shí)施例的技術(shù)特點(diǎn):
[0060]I)為了降低失水，Sb含量應(yīng)該不高于3%。
[0061]2)為了防止“無(wú)銻效應(yīng)”，Sb含量不得低于2.0%，且Sb+Sn的含量不低于3.0%。
[0062]3)Sn含量一般不高于1.8%，過(guò)高的錫含量會(huì)降低板柵的耐腐蝕性能，但同時(shí)錫含量過(guò)低會(huì)改變表面張力，降低流動(dòng)性，導(dǎo)致工藝性能變差。
[0063]4) Se元素的添加可細(xì)化晶粒，不但可以提升材料的強(qiáng)度，也能較好地改善材料的裂紋缺陷，使得共晶體可以較好地填充于初始凝固的枝晶間隙當(dāng)中，使得裂紋的出現(xiàn)的可能性進(jìn)一步降低。
[0064]5)Ag的添加不僅可以作為形核核心，也可改善晶間腐蝕，提升耐蝕性能。
[0065]6)La的加入不僅抑制氧氣析出，減少失水，而且改善了電池深放電時(shí)的鉛合金上形成的鉛氧化物的阻抗，提高充電接受能力。
[0066]以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成: Sb含量范圍:2.0%?3.0% ； Sn含量范圍:L0%?1.8% ； Se含量范圍:0.04%?0.10% ； Ag含量范圍:0.02%?0.05% ; La含量范圍:0.02%?0.08% ； 其余為Pb。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成: Sb 2.0%, Sn 1.0%, Se 0.04%?0.10% ；Ag 0.02%, La 0.02%，其余為 Pb。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成:
Sb 2.2%, Sn 1.0%, Se 0.04%, Ag 0.03%, La 0.03%，其余為 Pb。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成:
Sb 2.4%, Sn 1.8%, Se 0.10%, Ag 0.05%, La 0.08%，其余為 Pb。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成:
Sb 2.6%, Sn 1.6%, Se 0.05，Ag 0.03%, La 0.04%，其余為 Pb。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成:
Sb 2.8%, Sn 1.4%, Se 0.08%, Ag 0.04%, La 0.06%，其余為 Pb。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥控式動(dòng)力電池正極板柵合金，其特征在于由以下組分的重量百分比組成:
Sb 3.0%, Sn 1.2%, Se 0.10%, Ag 0.05%, La 0.08%，其余為 Pb。
【文檔編號(hào)】H01M4/68GK104201393SQ201410388996
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】傅憲東, 黃鑌 申請(qǐng)人:安徽海容電源動(dòng)力有限公司