本發(fā)明涉及鉛炭電池技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種鉛晶碳蓄電池的制備方法。
背景技術(shù)：
步入高速發(fā)展的21世紀(jì)，人類面臨的能源、資源短缺和環(huán)境污染問題會越來越突出，尤其是能源危機(jī)，已經(jīng)成為制約各國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要因素。為此，世界各國都在不余遺力的開發(fā)和利用可再生資源，最大限度的提高資源的利用率。我國風(fēng)能、太陽能等清潔能源這幾年發(fā)展較快，但由于風(fēng)能和太陽能的間歇式屬性使其入網(wǎng)變的困難，在缺乏高性價比儲能設(shè)備的情況下，新能源規(guī)?；l(fā)展便受到限制。
目前，普遍采用鉛酸蓄電池作為風(fēng)光儲能設(shè)備，但普通鉛酸蓄電池由于存在負(fù)極硫酸鹽化問題，特別是大電流充放電會加重負(fù)極硫酸鹽化，這一問題大幅縮短了電池的循環(huán)壽命，使其往往只有3年左右的使用壽命。在鉛酸電池基礎(chǔ)上發(fā)展而來的鉛炭電池依據(jù)雙電層理論，通過在負(fù)極鉛膏中引入碳材料來有效抑制負(fù)極的硫酸鹽化，有利于延長電池的使用壽命和提高大電流充放電性能。但是，鉛炭電池的研發(fā)中也面臨著一些問題，例如，鉛炭電池中的活性物質(zhì)易脫落、溫度適應(yīng)性能差，添加一定量的碳材料后，負(fù)極析氫過電位降低，電池易失水干涸，使用過程中存在漏酸現(xiàn)象，對環(huán)境污染較大。
申請公開號為CN 101369673 A的中國發(fā)明專利申請《一種鉛晶蓄電池》(申請?zhí)枺篊N200810121140.9)披露了一種鉛晶電池的制備方法，其以硅酸鹽代替硫酸溶液作為電解質(zhì)，化成后電解液以晶體形式存在，無酸漏和析氫現(xiàn)象，減少了對環(huán)境的污染，電池循環(huán)壽命是普通鉛酸蓄電池壽命的2倍左右，然而，現(xiàn)有的鉛炭電池循環(huán)壽命已達(dá)到普通鉛酸電池的3倍以上，且能夠?qū)崿F(xiàn)快速充放電，遠(yuǎn)比上述鉛晶電池的性能優(yōu)越，因此，上述制備的鉛晶電池使用壽命有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種活性物質(zhì)穩(wěn)定、能有效提高析氫過電位、避免漏液現(xiàn)象發(fā)生且電池使用壽命長的鉛晶碳蓄電池的制備方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種鉛晶碳蓄電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)制備正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏，所述負(fù)極鉛膏中添加有碳材料；
(2)制備正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到所述的鉛晶碳蓄電池。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，按重量百分比計，所述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸10％～30％、納米氣相二氧化硅5％～15％、硅酸鈣1％～5％、硫酸鈉2.5％～5％、過硫酸銨1.5％～3％、聚丙烯酰胺1％～3％、聚乙烯醇0.1％～1％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.5％～1.5％、羧甲基纖維素鈉1％～4％、催化劑1％～4％，以及余量的去離子水。
進(jìn)一步改進(jìn)，所述弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以5000～10000高斯的強(qiáng)度磁化10～30s，即得到所述的弱酸性電解液。
采用上述配方及方法得到的弱酸性電解液的電池，在充電過程中不會產(chǎn)生酸蒸汽，環(huán)保安全。
作為優(yōu)選，所述的催化劑為硅油、硅烷、磷酸氫二鉀中的任意一種。
在上述各方案中，按照重量百分比計，所述正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.05％～0.10％、膨脹劑0.05％～0.25％、密度為1.0～1.4g/mL的硫酸10％～14％、去離子水6％～8％，以及余量的氧化度為70％～78％的鉛粉；
按照重量百分比計，所述負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.05％～0.10％、膨脹劑0.05％～0.25％、密度為1.0～1.4g/mL的硫酸10％～14％、去離子水6％～8％、碳材料0.2％～8％，以及余量的氧化度為70％～78％的鉛粉。
優(yōu)選地，所述的膨脹劑為木素磺酸鈉、黑腐殖酸、硫酸鋇中的一種或幾種，所述的碳材料為石墨、乙炔黑、石墨烯、活性炭中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述的淋酸工藝采用密度為1.10～1.15g/cm3的硫酸溶液。
優(yōu)選地，所述的固化工序在45～85℃，相對濕度75％～99％的環(huán)境下完成。
優(yōu)選地，所述弱酸性電解液的配方中采用的硫酸濃度可以為1.84g/mL的濃硫酸，該濃度值不是確定唯一的，只要保持弱酸性電解液配方中硫酸的總量在一定范圍內(nèi)即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明涉及一種鉛晶碳蓄電池的制備方法，本發(fā)明在電池的負(fù)極極板中加入了高比表面積的碳材料，從而使本發(fā)明的電池具有高循環(huán)壽命、可大電流充放電的優(yōu)異性能；本發(fā)明電池的內(nèi)阻小，提高了析氫過電位，有效解決了析氫問題；本發(fā)明向組裝好的電池中引入弱酸性電解液，與現(xiàn)有技術(shù)中采用強(qiáng)酸性電解液相比，通過弱化電解液酸性，顯著降低了正極板柵的腐蝕與軟化問題，可有效減緩電池失效；且化成后電解液呈結(jié)晶態(tài)的特性能將活性物質(zhì)牢牢固定，提高了正極板表面的壓力，阻止正極活性物質(zhì)的軟化脫落，從而進(jìn)一步延長電池的使用壽命，而且又給離子的運(yùn)動提供了足量的空間，有效克服鉛酸蓄電池的極板硫酸鹽化、活性物質(zhì)脫落等弊端，大幅延長了電池的使用壽命；同時，化成后呈結(jié)晶態(tài)的電解液充電過程中不產(chǎn)生酸蒸汽，不會出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，環(huán)保安全，并且使電池?fù)碛袃?yōu)異的耐低溫性能。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例鉛晶碳蓄電池的制備方法包括以下步驟：
(1)電池正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏；按照重量百分比計，本實(shí)施例中正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.05％、膨脹劑0.05％、密度為1.0g/mL的硫酸10％、去離子水6％，以及余量的氧化度為70％的鉛粉；
按照重量百分比計，負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.05％、膨脹劑0.05％、密度為1.0g/mL的硫酸10％、去離子水6％、碳材料0.2％，以及余量的氧化度為70％的鉛粉；
其中，膨脹劑為木素磺酸鈉，碳材料為石墨；
(2)電池正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用密度為1.10g/cm3的硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后在45℃，相對濕度75％的環(huán)境下進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到鉛晶碳蓄電池；
按重量百分比計，上述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸10％、納米氣相二氧化硅5％、硅酸鈣1％、硫酸鈉2.5％、過硫酸銨1.5％、聚丙烯酰胺1％、聚乙烯醇0.1％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.5％、羧甲基纖維素鈉1％、硅油1％，以及余量的去離子水。
該弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟：
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以5000高斯的強(qiáng)度磁化10s，即得到弱酸性電解液。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例鉛晶碳蓄電池的制備方法包括以下步驟：
(1)電池正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏；按照重量百分比計，本實(shí)施例中正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.10％、膨脹劑0.25％、密度為1.4g/mL的硫酸14％、去離子水8％，以及余量的氧化度為78％的鉛粉；
按照重量百分比計，負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.10％、膨脹劑0.25％、密度為1.4g/mL的硫酸14％、去離子水8％、碳材料8％，以及余量的氧化度為78％的鉛粉；
其中，膨脹劑為硫酸鋇，碳材料為活性炭；
(2)電池正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用密度為1.15g/cm3的硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后在85℃，相對濕度99％的環(huán)境下進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到鉛晶碳蓄電池；
按重量百分比計，上述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸30％、納米氣相二氧化硅15％、硅酸鈣5％、硫酸鈉5％、過硫酸銨3％、聚丙烯酰胺3％、聚乙烯醇1％、脂肪醇聚氧乙烯醚1.5％、羧甲基纖維素鈉4％、硅烷4％，以及余量的去離子水。
該弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟：
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以10000高斯的強(qiáng)度磁化30s，即得到弱酸性電解液。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例鉛晶碳蓄電池的制備方法包括以下步驟：
(1)電池正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏；按照重量百分比計，本實(shí)施例中正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.05％、膨脹劑0.25％、密度為1.4g/mL的硫酸10％、去離子水8％，以及余量的氧化度為70％的鉛粉；
按照重量百分比計，負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.10％、膨脹劑0.25％、密度為1.0g/mL的硫酸14％、去離子水6％、碳材料0.2％，以及余量的氧化度為78％的鉛粉；
其中，膨脹劑為質(zhì)量比1:1的木素磺酸鈉、黑腐殖酸，碳材料為乙炔黑；
(2)電池正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用密度為1.12g/cm3的硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后在85℃，相對濕度75％的環(huán)境下進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到鉛晶碳蓄電池；
按重量百分比計，上述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸10％、納米氣相二氧化硅15％、硅酸鈣1％、硫酸鈉5％、過硫酸銨1.5％、聚丙烯酰胺3％、聚乙烯醇0.1％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.5％、羧甲基纖維素鈉1％、磷酸氫二鉀4％，以及余量的去離子水。
該弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟：
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以10000高斯的強(qiáng)度磁化10s，即得到弱酸性電解液。
實(shí)施例4：
本實(shí)施例鉛晶碳蓄電池的制備方法包括以下步驟：
(1)電池正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏；按照重量百分比計，本實(shí)施例中正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.08％、膨脹劑0.15％、密度為1.2g/mL的硫酸12％、去離子水7％，以及余量的氧化度為75％的鉛粉；
按照重量百分比計，負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.07％、膨脹劑0.1％、密度為1.4g/mL的硫酸11％、去離子水7％、碳材料5％，以及余量的氧化度為78％的鉛粉；
其中，膨脹劑為黑腐殖酸，碳材料為質(zhì)量比1:2的石墨、乙炔黑；
(2)電池正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用密度為1.13g/cm3的硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后在65℃，相對濕度89％的環(huán)境下進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到鉛晶碳蓄電池；
按重量百分比計，上述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸20％、納米氣相二氧化硅10％、硅酸鈣3％、硫酸鈉4％、過硫酸銨2％、聚丙烯酰胺2％、聚乙烯醇0.5％、脂肪醇聚氧乙烯醚0.8％、羧甲基纖維素鈉2％、磷酸氫二鉀3％，以及余量的去離子水。
該弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟：
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以8000高斯的強(qiáng)度磁化20s，即得到弱酸性電解液。
實(shí)施例5：
本實(shí)施例鉛晶碳蓄電池的制備方法包括以下步驟：
(1)電池正、負(fù)極鉛膏：采用干混或濕混的方式分別制備正、負(fù)極鉛膏；按照重量百分比計，本實(shí)施例中正極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.10％、膨脹劑0.2％、密度為1.1g/mL的硫酸12％、去離子水8％，以及余量的氧化度為75％的鉛粉；
按照重量百分比計，負(fù)極鉛膏的配方中包括有以下組分
滌綸短纖維0.09％、膨脹劑0.1％、密度為1.0g/mL的硫酸14％、去離子水7％、碳材料2％，以及余量的氧化度為72％的鉛粉；
其中，膨脹劑為質(zhì)量比1:2的黑腐殖酸、硫酸鋇，碳材料為質(zhì)量比1:1.5:2的乙炔黑、石墨烯、活性炭；
(2)電池正、負(fù)極極板：分別在正、負(fù)極板柵上采用雙面涂板工藝進(jìn)行相應(yīng)鉛膏的涂覆，然后用密度為1.10g/cm3的硫酸溶液進(jìn)行淋酸工藝，最后在85℃，相對濕度75％的環(huán)境下進(jìn)行固化得到正、負(fù)極極板；
(3)電池裝配：按正負(fù)極交替方式裝配電池，且裝配過程中在電池中添加AGM隔板；
(4)罐液：采用真空灌液的方式向裝配好的電池中灌入弱酸性電解液，后經(jīng)化成得到鉛晶碳蓄電池；
按重量百分比計，上述弱酸性電解液的配方中包括有以下組分
硫酸10％、納米氣相二氧化硅15％、硅酸鈣4％、硫酸鈉3％、過硫酸銨2％、聚丙烯酰胺3％、聚乙烯醇0.6％、脂肪醇聚氧乙烯醚1.5％、羧甲基纖維素鈉2％、硅烷2％，以及余量的去離子水。
該弱酸性電解液的制備方法包括以下步驟：
a、將去離子水和納米氣相二氧化硅攪拌分散均勻，并加入硫酸進(jìn)行反應(yīng)；
b、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入硅酸鈣、過硫酸銨和硫酸鈉混合均勻，并在攪拌狀態(tài)下進(jìn)行反應(yīng)；
c、反應(yīng)完畢后，繼續(xù)向上述反應(yīng)液中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、羧甲基纖維素鈉及催化劑，攪拌均勻后密封催化；
d、將上述催化后的反應(yīng)液以6000高斯的強(qiáng)度磁化25s，即得到弱酸性電解液。