本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池正極充電電位的控制方法，主要適用于鉛酸蓄電池的設(shè)計開發(fā)及工藝優(yōu)化，合適的正極電位可以滿足鉛酸蓄電池長壽命要求，屬產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鉛酸蓄電池誕生于1859年，是目前資源最為豐富、技術(shù)最為成熟、應(yīng)用范圍最廣的二次電池。隨著全社會節(jié)能減排工作的不斷推進和人們環(huán)保要求的不斷提高，延長蓄電池壽命、減少電池報廢、回收過程造成的環(huán)保壓力和資源消耗是電池行業(yè)急需解決的問題。

近3年來，隨著新材料、新技術(shù)、新工藝的在鉛酸蓄電池行業(yè)推廣與應(yīng)用，鉛酸蓄電池性能大幅提升，按照標準規(guī)定的檢測方法，電池循環(huán)壽命從原先的幾百次已上升到2000～3000次。但人們對電池性能要求仍在不斷提高，開發(fā)滿足4000～4500次、甚至5000次以上的循環(huán)壽命的蓄電池提上了日程。

影響鉛酸蓄電池循環(huán)壽命的因素很多，在諸多的因素中，正極的壽命是決定產(chǎn)品性能指標的關(guān)鍵，提高電池的壽命實際就是解決正極性能不足的問題。結(jié)合相關(guān)文獻資料，正極壽命短的主要原因分析如下：

鉛酸蓄電池（簡稱電池）的特性決定了大部分時間處于充電狀態(tài)，當電池荷電態(tài)（SOC）達到80%左右時正極開始吸氧，同時正極板柵開始發(fā)生陽極腐蝕，以鉛合金為基體的正板柵發(fā)生氧化反應(yīng)，生成鉛的氧化物（PbOX），板柵發(fā)生晶間腐蝕，宏觀表現(xiàn)為板柵蠕變伸長、短路，鉛膏軟化、脫落，電池性能出現(xiàn)急劇下降。在長期的試驗過程中發(fā)現(xiàn)，隨著電池循環(huán)壽命的不斷進行，因電解液的重新分布、極板鹽化的發(fā)生，以及鉛膏狀態(tài)的變化等，導(dǎo)致正極的充電電位不斷上升，進一步加速了正極板柵的腐蝕，最終造成電池衰減速度的不斷加快而失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種針對鉛酸蓄電池主要失效模式為正極失效，更為具體的是正板柵在長時間充電狀態(tài)下的陽極腐蝕下蠕變伸長、斷裂造成正極性能下降的電池失效原因，通過大量的基礎(chǔ)性試驗并結(jié)合鉛酸蓄電池數(shù)十年來大量的科學(xué)研究與數(shù)學(xué)模型進行分析與模擬，發(fā)現(xiàn)了影響正極壽命的主要因素是正極充電電位的影響，同時結(jié)合電池生產(chǎn)工藝，將正極充電電位與電池設(shè)計與工藝參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，最終通過科學(xué)的參數(shù)設(shè)計及工藝優(yōu)化，控制正極的合理充電電位，從而延長電池壽命為目的的鉛酸蓄電池正極充電電位的控制方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種鉛酸蓄電池正極充電電位的控制方法，包括如下步驟；

1）在正、負板柵上涂覆鉛膏后制成正、負極板；

2）將固化、干燥好的正、負極板包膜組群，合計裝配成電池；

3）按照正常注液量灌注密度在1.23～1.29g/ml（25℃）的電解液后上線化成，化成充電24～36h后暫停充電；

4）將電池擱置在40℃～45℃的環(huán)境靜置6～8h，繼續(xù)進行循環(huán)充放電活化化成；

5）下線。

上述技術(shù)方案所述步驟1）中，正極板柵為鉛鈣錫鋁銀五元合金，按質(zhì)量百分比，各成分含量為：錫為2.0%～2.5%，銀為0.05%～0.1%，鈣為0.03%～0.05%，鋁為0.01%～0.05%,其余為鉛，其中，錫與銀的質(zhì)量比為20～30：1。

上述技術(shù)方案正極鉛膏中添加1%～2%的顆粒大小3500～8000目的石墨。

上述技術(shù)方案干燥后的正負鉛膏重量比值在1.32～1.35：1。

上述技術(shù)方案所述步驟3）中，注液前，在電解液中，按5～7.5g/L的比例添加氫氧化鉀。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下積極的效果：

（1）本發(fā)明針對鉛酸蓄電池行業(yè)正極板柵腐蝕限制電池壽命傳統(tǒng)難題，另辟蹊徑，發(fā)現(xiàn)了影響正極壽命（主要為正板柵）的主要因素為正極的充電電位的大小，通過控制電池正極的充電電位，從而有效地控制正板柵的腐蝕速度。

（2）本發(fā)明將控制正極充電電位從理論轉(zhuǎn)化到實際的設(shè)計及工藝參數(shù)上，在工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；通過大量的基礎(chǔ)試驗并結(jié)合理論研究，找到了正極充電電位與設(shè)計參數(shù)及生產(chǎn)工藝的關(guān)聯(lián)因素，從而為理論研究轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用打下了基礎(chǔ)；實際應(yīng)用時指導(dǎo)性強，在鉛酸蓄電池長壽命設(shè)計時具有很強的借鑒作用。

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中圖1為本發(fā)明實施例1的實驗循環(huán)壽命曲線圖。

具體實施方式

（實施例1）

工業(yè)用2V200Ah儲能電池的制作：在正、負板柵上涂覆鉛膏后制成正、負極板；其中，正極板柵合金為鉛鈣錫鋁銀合金，錫的含量（wt%）為2.0%～2.2%，銀的含量（wt%）為0.08%～0.1%，鈣的含量（wt%）為0.03%～0.05%，鋁為0.03%,其余為鉛。正極鉛膏配方中添加1.5%的、5000目的超細石墨，正板6片，負板7片，干燥后的正負鉛膏重量比值在1.34：1。將固化、干燥好的正、負極板包膜組群，合計裝配成電池，在電解液中，按6g/L的比例添加氫氧化鉀，按照正常注液量灌注密度在1.23g/ml（25℃）的新的電解液后上線化成，化成充電30h后暫停充電，將電池在40℃～45℃下高溫活化7h后繼續(xù)化成、下線，成品電池酸密度為1.27g/ml（25℃）。下線后的電池以2.35V均衡充電，充電末期正極電位為1.289V（vs.Hg/Hg2SO4）。將按照上述設(shè)計及工藝要求裝配的電池與正常電池進行容量測試，試驗電池達到3120次（未結(jié)束，仍在循環(huán)中，預(yù)計可以達到4000次），正常電池循環(huán)2100次結(jié)束，循環(huán)曲線如圖1。

（實施例2）

太陽能儲能用12V100Ah的制作：在正、負板柵上涂覆鉛膏后制成正、負極板，其中，正極板柵合金為鉛鈣錫鋁銀合金，錫的含量（wt%）為2.0%～2.2%，銀的含量（wt%）為0.08%～0.1%，鈣的含量（wt%）為0.03%～0.05%，鋁為0.02%,其余為鉛。正極鉛膏配方中添加1.2%的3500目的超細石墨，正板5片，負板6片，干燥后的正負鉛膏重量比值在1.32：1。按照上述工藝特征的極板裝成電池，按6.5g/L的比例添加氫氧化鉀后的電解液密度在1.24g/ml（25℃），按照正常注液量灌注電解液后上線化成，化成充電25h后暫停充電，將電池在40℃～45℃下高溫活化6h后繼續(xù)化成、下線，成品電池酸密度為1.275g/ml（25℃）。下線后的電池以2.35V均衡充電，正極電位為1.293V（vs.Hg/Hg2SO4）。將按照上述設(shè)計及工藝要求裝配的電池與正常12V100Ah電池進行容量測試，試驗電池循環(huán)壽命達到2960次，正常電池1220次結(jié)束。

通過合理的設(shè)計與工藝參數(shù)來控制正極充電電位，延緩正板柵的陽極腐蝕速度，達到延長鉛酸蓄電池壽命的方法，均可以參照實施例1來實現(xiàn)。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。