一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，正極鉛膏包括：氧化鉛鉛粉900?1000份、紅丹0?100份、四堿式硫酸鉛5?30份、導(dǎo)電石墨10?100份、短纖維0.4?1份、硫酸溶液60?100份、水100?150份；負(fù)極鉛膏包括：氧化鉛鉛粉950?1050份、活性炭1?8份、硫酸鋇8?15份、短纖維0.4?1份、磺化芳烴聚合物1?5份、硫酸溶液60?100份、水100?150份；電解液包括:硫酸溶液950?1050份、硫酸鹽1?5份，硫酸亞錫2?8份，硅溶膠15?80份，羧甲基纖維素鈉4?15份。本發(fā)明的鉛酸蓄電池能有效提升電池的使用壽命和功率。
【專利說明】
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池發(fā)明于電力出現(xiàn)的時(shí)代，隨著認(rèn)識(shí)的不斷深入以及新材料的應(yīng)用，鉛酸蓄電池技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于人類的日常生活中；交通工具、電信、信息技術(shù)、后備電源的能源系統(tǒng)。鉛酸蓄電池具有工藝成熟、造價(jià)低廉、安全性高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)在電池市場(chǎng)有著舉足輕重的地位。但隨著時(shí)代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，鋰離子等新型電池得到了快速而猛烈的發(fā)展，鉛酸蓄電池比能量低、活性物質(zhì)利用率不高還有使用壽命不長(zhǎng)都是限制鉛酸蓄電池向前發(fā)展的制約因素。
[0003]在動(dòng)力型鉛酸蓄電池領(lǐng)域，要求蓄電池放電深度高、大電流放電過程中極化小，循環(huán)壽命長(zhǎng)等因素。而正、負(fù)極鉛膏的合成配方和電解液很大程度上決定了鉛酸蓄電池所表現(xiàn)的性能，通過改善這些方面能夠提高電池的活性物質(zhì)利用率、降低電池負(fù)極硫酸鹽化、電池一致性差和循環(huán)壽命等方面。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410640224.9的中國(guó)專利公開了一種數(shù)據(jù)中心用高功率長(zhǎng)壽命閥控密封鉛酸蓄電池，其板柵網(wǎng)格的縱向筋條采用放射狀分布，極耳居中，縱向筋條間距為橫向筋條間距的0.7?0.8倍，且板柵采用高錫低鈣合金，錫含量《%為1.2?2.0%，鈣含量0.04?0.05%;正極鉛膏配方視密度4.0?4.lg/cm3，負(fù)極鉛膏配方視密度4.4?4.5g/cm3 ；正極板T值為0.70?0.80，隔板添加有機(jī)纖維材料，基重在1kPa下為163?176g/m2.mm，隔板孔率93?94%;其電解液酸密度I.30?I.31g/cm3。
[0005]上述鉛酸蓄電池通過對(duì)電池結(jié)構(gòu)、正極鉛膏以及負(fù)極鉛膏的視密度進(jìn)行優(yōu)化，在一定程度上提高了電池的使用壽命以及功率。但是該蓄電池適用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，不適合用于動(dòng)力型鉛酸蓄電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池及其制備方法。本發(fā)明的鉛酸蓄電池正、負(fù)極鉛膏的組分配比還有電解液的配方、配制方法都有所不同，能有效地解決正極因鉛膏泥化而造成的電池壽命終止、負(fù)極在放電過程中因克服極化電壓降造成的能量損失，提高電池的比功率，而在電池電解液中加入高濃度的氣相二氧化硅，能有效地抑制電解液的分層和干涸、形成氧復(fù)合通道從而減少電池失水問題還能提高電池組的一致性。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0008]所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:70-85wt%的氧化鉛鉛粉900-1000份、紅丹0-100份、四堿式硫酸鉛5-30份、導(dǎo)電石墨10-100份、短纖維0.4_1份、35_45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份；
所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:70-85wt%的氧化鉛鉛粉950-1050份、活性炭1-8份、硫酸鋇8-15份、短纖維0.4-1份、磺化芳烴聚合物1-5份、35_45wt%的硫酸溶液60-100份、水 100-150份；
所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.25-1.35g/cm3的硫酸溶液950-1050份、硫酸鹽1_5份，硫酸亞錫2_8份，硅溶膠15_80份，羧甲基纖維素鈉4-15份。所述硫酸鹽可以為硫酸鋁、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鉻、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸鋇、硫酸鋅、硫酸鉀、硫酸鈉中的一種或多種。
[0009]本發(fā)明電池的正極采用合理由的配比，同時(shí)在正極中添加了四堿式硫酸鉛晶種采用高溫和膏，高溫固化的方式，在極板內(nèi)部生成大量的四堿式硫酸鉛，作為極板支撐結(jié)構(gòu)的骨架，能有效地延緩極板內(nèi)部因充放電造成的結(jié)構(gòu)坍塌，就是所謂的泥化造成的壽命終止，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。
[0010]負(fù)極采用高比表面的活性炭來代替乙炔黑，具有電子傳輸能力強(qiáng)、吸酸和儲(chǔ)酸能力強(qiáng)、減少了蓄電池在放電過程中因克服濃差極化造成的電壓降，從而提高蓄電池的比功率。氧化鉛聚集覆在高比表面的大顆?；钚蕴可希鳛檠趸U活性物質(zhì)的聚集地，能延緩蓄電池中硫酸鉛大顆粒的形成，降低硫酸鹽化造成的電池壽命終止現(xiàn)象。
[0011 ]此外，在現(xiàn)有的常規(guī)鉛酸蓄電池中，負(fù)極鉛膏通常包括氧化鉛、硫酸鋇，炭黑，硫酸和去離子水等，其中常用的分散劑為木質(zhì)素磺酸鹽。在實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中添加劑在其中的分散效果不是特別理想，導(dǎo)致最終和出的鉛膏跌落強(qiáng)度不夠，放入涂膏機(jī)中進(jìn)行涂板時(shí)破壞板柵結(jié)構(gòu)，極板表面缺膏和極板變形，對(duì)涂板的重量也不容易控制，增加涂板的難度同時(shí)會(huì)造成過程的成本損失。本發(fā)明選用磺化芳烴聚合物作用分散劑來取代木質(zhì)素磺酸鹽，磺化芳烴聚合物和鉛膏混合有利于添加劑在活性物質(zhì)中的分散效果，使用該方法得到的鉛膏可以得到更好的均一性。
[0012]此外，磺化芳烴聚合物易于復(fù)制生產(chǎn)，相對(duì)于采用天然提取的木質(zhì)素磺酸鹽的方法降低了生產(chǎn)成本和步驟，可以進(jìn)行大范圍的推廣。磺化芳烴聚合物是一種能比木質(zhì)素磺酸鹽具有更好膨脹效果的添加劑，能跟硫酸鋇在一個(gè)較簡(jiǎn)易的混合分散設(shè)備中分散均勻，同時(shí)能加快電池充電轉(zhuǎn)換速率，縮短充電時(shí)間?；腔紵N聚合物能減少添加劑與活性物質(zhì)混合時(shí)間，讓極板產(chǎn)生更好的構(gòu)架以抵御負(fù)極板在充放電過程中的收縮膨脹，減緩硫酸鉛顆粒的凝聚成形，同時(shí)還能提高鉛膏涂板可塑性和聯(lián)結(jié)力，從而大大的延長(zhǎng)了電池的使用壽命和縮短充電時(shí)間。磺化芳烴聚合物使用量小于木質(zhì)素磺酸鹽的用量，磺化芳烴聚合物在高溫的條件下的穩(wěn)定性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于木質(zhì)素磺酸鹽。
[0013]硫酸電解液采用高濃度的二氧化硅膠體，能避免采用單一的硫酸溶液在充放電過程中造成的酸液分層，具有良好的固酸能力，保持酸液在電池內(nèi)部的均勻分布，在電池進(jìn)行充電時(shí)能形成良好的氧復(fù)合通道，提高氧復(fù)合效率，減少水的損失，抑制電解液的分層和干涸。同時(shí)能提高電池的循環(huán)壽命。
[0014]作為優(yōu)選，所述四堿式硫酸鉛是由氧化鉛鉛粉采用水熱球磨方式制備而成。
[0015]作為優(yōu)選，所述活性炭的比表面積為1000-1600cm3/g。
[0016]作為優(yōu)選，所述硅溶膠中S12的質(zhì)量百分含量為5-25%，優(yōu)選使電解液中S12的質(zhì)量百分含量為0.5-5%。
[0017]作為優(yōu)選，所述磺化芳烴聚合物為相對(duì)分子質(zhì)量在7000-14000的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽，且萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為70-100%。
[0018]作為一個(gè)分子量、磺化度較高的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽可用于電池鉛膏中，與去離子水混合時(shí)的溶解度很容易就達(dá)到了 200g/L甚至達(dá)到300g/L，易溶于水。
[0019]作為優(yōu)選，所述正極鉛膏中還包括CaPbO3;且CaPbO3的用量為氧化鉛鉛粉的0.03-0.05wt%o
[0020]本發(fā)明的鉛酸蓄電池正極鉛膏配方含有CaPbO3，該CaPbO3為鈣鈦礦型的物質(zhì)，具有一定的導(dǎo)電性。研究顯示，不含導(dǎo)電添加劑的極板的化成從板柵向板柵格子的中心進(jìn)行。當(dāng)CaPbO3導(dǎo)電添加劑分散在極板時(shí)就會(huì)明顯地建立長(zhǎng)距離的導(dǎo)電路徑，這使得化成不僅從板柵周圍開始，而且從極板內(nèi)部CaPbO3添加劑顆粒的周圍慢慢進(jìn)行。隨著PbO2導(dǎo)電路徑的生長(zhǎng)和相互連接在一起，形成一個(gè)進(jìn)一步促進(jìn)化成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。所以，添加CaPbO3能很明顯地提高極板的導(dǎo)電率，減少化成時(shí)間與化成充電電量，從而提高化成效率。同時(shí)由于CaPbO3在正極板中的電化學(xué)性能是穩(wěn)定的。但在化學(xué)上，它會(huì)慢慢被稀硫酸腐蝕。CaPbO3在硫酸中離解的產(chǎn)物包括CaSOdPPbO2 ο其中硫酸鈣會(huì)提高放電過程中硫酸鉛的成核速度，并修飾了β_PbO2和硫酸鉛的結(jié)構(gòu)。正極活性物質(zhì)不僅含二氧化鉛結(jié)晶區(qū)域，而且含無定形、水化、氧化鉛區(qū)域一一稱為“凝膠”。鈣離子可提高正極活性物質(zhì)中凝膠對(duì)晶體的比率，并且作為物質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)的粘合劑。從而提高活性物質(zhì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而增加電池的循環(huán)壽命。此外，硫酸鈣還可提高汽車用蓄電池的冷起動(dòng)能力。而另外的產(chǎn)物PbO2卻是鉛酸蓄電池的活性物質(zhì)，也增加了電池的容量。也就是說添加了 CaPbO3可以提高化成效率，減少化成時(shí)間與化成充電量，同時(shí)增加活性物質(zhì)間的結(jié)合性，從而提高電池的壽命，而且還提高了蓄電池的冷起動(dòng)能力。
[0021]—種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，包括以下步驟:
I)、正極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維上方，干混攪拌10-15分鐘，制得正極混合鉛粉;在正極混合鉛粉中邊加入水邊進(jìn)行攪拌5-15分鐘;然后邊加入硫酸溶液邊進(jìn)行攪拌15-20分鐘，加酸結(jié)束后攪拌5-15分鐘，控制鉛膏視密度為4.3-4.5g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化。
[0022]2)、負(fù)極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維上方，干混攪拌10-15分鐘，制得負(fù)極混合鉛粉;在負(fù)極混合鉛粉中邊加入水邊進(jìn)行攪拌5-15分鐘;然后邊加入硫酸溶液邊進(jìn)行攪拌15-20分鐘，加酸結(jié)束后攪拌5-15分鐘，控制鉛膏視密度4.4-4.6g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化。
[0023]3)、高濃度膠體硫酸電解液制備:
按配比稱取各組分，在耐腐蝕耐高溫的塑料桶內(nèi)放入水，然后在10-15分鐘內(nèi)加入硫酸，同時(shí)對(duì)硫酸溶液進(jìn)行攪拌，直至加完;然后加入硫酸鹽、硫酸亞錫和羧甲基纖維素鈉混合均勻后得到硫酸溶液；向配膠機(jī)中注入水，利用吸粉裝置吸入氣相二氧化硅，以500-800rpm的速率循環(huán)剪切5-10min，即制得所需的硅溶膠;將硅溶膠在5_8分鐘內(nèi)加入到硫酸溶液中，加入過程中進(jìn)行攪拌，當(dāng)硅溶膠完全加入后對(duì)硫酸溶液以300-500的速率剪切10-15min，S卩得到高濃度膠體硫酸電解液。
[0024]4)采用上述制得的正極板、負(fù)極板以及高濃度膠體硫酸電解液，按鉛酸蓄電池制備工藝制備成電池成品。
[0025]作為優(yōu)選，在正極板、負(fù)極板的制備過程中，加水時(shí)間為2-5分鐘，加酸時(shí)間為10-20分鐘。
[0026]作為優(yōu)選，在正極板制備的加酸過程中，鉛膏在溫度超過60°C的環(huán)境下保持5-15分鐘。
[0027]作為優(yōu)選，涂好的正極板采用高溫固化工藝進(jìn)行固化，最高溫度控制在80-100°C之間。
[0028]作為優(yōu)選，制備好的高濃度膠體硫酸電解液需在2小時(shí)內(nèi)灌入電池中。
[0029]一種電動(dòng)車，包括上述的高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的鉛酸蓄電池正、負(fù)極鉛膏的組分配比還有電解液的配方、配制方法都有所不同，能有效地解決正極因鉛膏泥化而造成的電池壽命終止、負(fù)極在放電過程中因克服極化電壓降造成的能量損失，提高電池的比功率，而在電池電解液中加入高濃度的氣相二氧化硅，能有效地抑制電解液的分層和干涸、形成氧復(fù)合通道從而減少電池失水問題還能提高電池組的一致性。
【具體實(shí)施方式】
[0031 ]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0032]實(shí)施例1
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0033]所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:78wt%的氧化鉛鉛粉950份、紅丹50份、四堿式硫酸鉛18份、導(dǎo)電石墨55份、短纖維0.7份、40wt%的硫酸溶液80份、水125份。
[0034]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:78wt%的氧化鉛鉛粉1000份、比表面積為1000-1600cm3/g的活性炭4.5份、硫酸鋇12份、短纖維0.7份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-l4000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽3份、40Wt%的硫酸溶液80份、水125份。
[0035]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.3g/cm3的硫酸溶液1000份、硫酸鈉3份，硫酸亞錫5份，質(zhì)量百分含量為15%的硅溶膠48份，羧甲基纖維素鈉9.5份。
[0036]—種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，包括以下步驟:
I)、正極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維上方，干混攪拌12.5分鐘，制得正極混合鉛粉;在正極混合鉛粉中在3.5分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌1分鐘;然后在15分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊進(jìn)行攪拌17.5分鐘，并且加酸過程的前10分鐘，鉛膏在溫度70°C的環(huán)境下保持。加酸結(jié)束后攪拌10分鐘，控制鉛膏視密度為4.3-4.5g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化，其中涂好的正極板采用高溫固化工藝進(jìn)行固化，最高溫度控制在90°C。
[0037]2)、負(fù)極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維上方，干混攪拌12.5分鐘，制得負(fù)極混合鉛粉;在負(fù)極混合鉛粉中在3.5分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌10分鐘；然后在15分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊邊進(jìn)行攪拌17.5分鐘，加酸結(jié)束后攪拌10分鐘，控制鉛膏視密度4.4-4.6g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化。
[0038]3)、高濃度膠體硫酸電解液制備:
按配比稱取各組分，在耐腐蝕耐高溫的塑料桶內(nèi)放入水，然后在12.5分鐘內(nèi)加入硫酸，同時(shí)對(duì)硫酸溶液進(jìn)行攪拌，直至加完;然后加入硫酸銅、硫酸亞錫和羧甲基纖維素鈉混合均勻后得到硫酸溶液；向配膠機(jī)中注入水，利用吸粉裝置吸入氣相二氧化硅，以650rpm的速率循環(huán)高速剪切7.5min，即制得所需的硅溶膠;將硅溶膠在6.5分鐘內(nèi)加入到硫酸溶液中，加入過程中進(jìn)行攪拌，當(dāng)硅溶膠完全加入后對(duì)硫酸溶液以400rpm的速率剪切12.5min，即得到高濃度膠體硫酸電解液。制備好的高濃度膠體硫酸電解液需在2小時(shí)內(nèi)灌入電池中。
[0039]4)采用上述制得的正極板、負(fù)極板以及高濃度膠體硫酸電解液，按鉛酸蓄電池制備工藝制備成電池成品。
[0040]實(shí)施例2
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0041 ] 所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:70wt%的氧化鉛鉛粉1000份、紅丹100份、四堿式硫酸鉛5份、導(dǎo)電石墨1份、短纖維0.4份、35wt%的硫酸溶液100份、水100份。
[0042]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:70wt%的氧化鉛鉛粉1050份、比表面積為1000-1600(31113/^的活性炭1份、硫酸鋇8份、短纖維0.4份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-14000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽I份、35被%的硫酸溶液100份、水100份。
[0043]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.25g/cm3的硫酸溶液1050份、硫酸鋁I份，硫酸亞錫2份，質(zhì)量百分含量為5%的硅溶膠80份，羧甲基纖維素鈉4份。
[0044]—種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，包括以下步驟:
I)、正極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維上方，干混攪拌1分鐘，制得正極混合鉛粉;在正極混合鉛粉中在2分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌5分鐘;然后在10分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊進(jìn)行攪拌15分鐘，并且加酸過程的前5分鐘，鉛膏在溫度65°C的環(huán)境下保持。加酸結(jié)束后攪拌5分鐘，控制鉛膏視密度為4.3-4.5g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化，其中涂好的正極板采用高溫固化工藝進(jìn)行固化，最高溫度控制在80°C。
[0045]2)、負(fù)極板制備: 按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維上方，干混攪拌10分鐘，制得負(fù)極混合鉛粉;在負(fù)極混合鉛粉中在2分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌5分鐘;然后在10分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊邊進(jìn)行攪拌15分鐘，加酸結(jié)束后攪拌5分鐘，控制鉛膏視密度4.4-4.6g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化。
[0046]3)、高濃度膠體硫酸電解液制備:
按配比稱取各組分，在耐腐蝕耐高溫的塑料桶內(nèi)放入水，然后在10分鐘內(nèi)加入硫酸，同時(shí)對(duì)硫酸溶液進(jìn)行攪拌，直至加完;然后加入硫酸鹽、硫酸亞錫和羧甲基纖維素鈉混合均勻后得到硫酸溶液；向配膠機(jī)中注入水，利用吸粉裝置吸入氣相二氧化硅，以500rpm的速率循環(huán)高速剪切l(wèi)Omin，即制得所需的硅溶膠;將硅溶膠在5分鐘內(nèi)加入到硫酸溶液中，加入過程中進(jìn)行攪拌，當(dāng)硅溶膠完全加入后對(duì)硫酸溶液以300rpm的速率剪切15min，即得到高濃度膠體硫酸電解液。制備好的高濃度膠體硫酸電解液需在2小時(shí)內(nèi)灌入電池中。
[0047]4)采用上述制得的正極板、負(fù)極板以及高濃度膠體硫酸電解液，按鉛酸蓄電池制備工藝制備成電池成品。
[0048]實(shí)施例3
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0049]所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:85wt%的氧化鉛鉛粉900份、四堿式硫酸鉛30份、導(dǎo)電石墨100份、短纖維I份、45wt%的硫酸溶液60份、水150份。
[0050]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:85wt%的氧化鉛鉛粉950份、比表面積為1000-1600cm3/g的活性炭8份、硫酸鋇15份、短纖維I份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-14000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽5份、45wt%的硫酸溶液60份、水150份。
[0051]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.35g/cm3的硫酸溶液950份、硫酸鋅5份，硫酸亞錫8份，質(zhì)量百分含量為25%的硅溶膠15份，羧甲基纖維素鈉15份。
[0052]一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，包括以下步驟:
I)、正極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維上方，干混攪拌15分鐘，制得正極混合鉛粉;在正極混合鉛粉中在5分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌15分鐘;然后在20分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊進(jìn)行攪拌20分鐘，并且加酸過程的前15分鐘，鉛膏在溫度75°C的環(huán)境下保持。加酸結(jié)束后攪拌15分鐘，控制鉛膏視密度為4.3-4.5g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化，其中涂好的正極板采用高溫固化工藝進(jìn)行固化，最高溫度控制在100°C。
[0053]2)、負(fù)極板制備:
按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維上方，干混攪拌15分鐘，制得負(fù)極混合鉛粉;在負(fù)極混合鉛粉中在5分鐘內(nèi)加完水，且邊加入水邊進(jìn)行攪拌15分鐘;然后在20分鐘內(nèi)加完硫酸溶液，且邊邊進(jìn)行攪拌20分鐘，加酸結(jié)束后攪拌15分鐘，控制鉛膏視密度4.4-4.6g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化。
[0054]3)、高濃度膠體硫酸電解液制備:
按配比稱取各組分，在耐腐蝕耐高溫的塑料桶內(nèi)放入水，然后在15分鐘內(nèi)加入硫酸，同時(shí)對(duì)硫酸溶液進(jìn)行攪拌，直至加完;然后加入硫酸鹽、硫酸亞錫和羧甲基纖維素鈉混合均勻后得到硫酸溶液；向配膠機(jī)中注入水，利用吸粉裝置吸入氣相二氧化硅，以SOOrpm的速率循環(huán)高速剪切5min，即制得所需的硅溶膠;將硅溶膠在8分鐘內(nèi)加入到硫酸溶液中，加入過程中進(jìn)行攪拌，當(dāng)硅溶膠完全加入后對(duì)硫酸溶液以500rpm的速率剪切1min，即得到高濃度膠體硫酸電解液。制備好的高濃度膠體硫酸電解液需在2小時(shí)內(nèi)灌入電池中。
[0055]4)采用上述制得的正極板、負(fù)極板以及高濃度膠體硫酸電解液，按鉛酸蓄電池制備工藝制備成電池成品。
[0056]實(shí)施例4
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0057]所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:85wt%的氧化鉛鉛粉1000份、紅丹50份、四堿式硫酸鉛10份、導(dǎo)電石墨50份、短纖維0.5份、40wt%的硫酸溶液80份、水120份。
[0058]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:85wt%的氧化鉛鉛粉1000份、比表面積為1000-1600cm3/g的活性炭4份、硫酸鋇6份、短纖維0.5份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-l4000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽4份、35-45Wt%的硫酸溶液75份、水1150份。
[0059]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.1.35g/cm3的硫酸溶液1000份、硫酸鋇2份，硫酸亞錫4份，質(zhì)量百分含量為15%的硅溶膠60份，羧甲基纖維素鈉8份。
[0060]實(shí)施例5
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0061 ] 所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:85wt%的氧化鉛鉛粉950份、紅丹40份、四堿式硫酸鉛15份、導(dǎo)電石墨80份、短纖維0.8份、40wt%的硫酸溶液100份、水110份。
[0062]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:80wt%的氧化鉛鉛粉1000份、比表面積為1000-1600cm3/g的活性炭6份、硫酸鋇8份、短纖維0.8份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-l4000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽6份、40Wt%的硫酸溶液95份、水105份。
[0063]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.25g/cm3的硫酸溶液1000份、硫酸鹽4份，硫酸亞錫6份，質(zhì)量百分含量為10%的硅溶膠80份，羧甲基纖維素鈉12份。
[0064]實(shí)施例6
一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液。
[0065]所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:78wt%的氧化鉛鉛粉1000份、CaPbO30.4份、紅丹50份、四堿式硫酸鉛18份、導(dǎo)電石墨55份、短纖維0.7份、40?丨％的硫酸溶液80份、水125份。
[0066]其中，所述CaPbO3的合成方法如下:將純度為99.99%的CaO與純度為99.99%的PbO2按摩爾比1:1均勻混合，放入六面頂高壓反應(yīng)釜裝置內(nèi)，在1000°C，6.5Gpa條件下反應(yīng)Ih。
[0067]所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:78wt%的氧化鉛鉛粉1000份、比表面積為1000-1600cm3/g的活性炭4.5份、硫酸鋇12份、短纖維0.7份、相對(duì)分子質(zhì)量在7000-l4000、磺化度為70-100%的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽3份、40Wt%的硫酸溶液80份、水125份。
[0068]所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.3g/cm3的硫酸溶液1000份、硫酸鈉3份，硫酸亞錫5份，質(zhì)量百分含量為15%的硅溶膠48份，羧甲基纖維素鈉9.5份。
[0069]實(shí)施例7
一種電動(dòng)車，包括上述的高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池。
[0070]采用了本發(fā)明中正、負(fù)極板和高濃度膠體電解液制成的鉛酸蓄電池，循環(huán)壽命在原來的基礎(chǔ)上提高了 50%，達(dá)到了 600次以上，電池放電的容量也有了不小的提升，可由原來的放電時(shí)間130分鐘提高到140分鐘以上，特別是在放電電壓平臺(tái)產(chǎn)生上移，鉛酸蓄電池的比功率增大。最后是在大電流放電上有了 5?10%的增長(zhǎng)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明采用發(fā)明所用的極板和電解液能有效的提高電池的循環(huán)壽命和比功率，還能在其它方面有所突破。
[0071]本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備;本發(fā)明中所用方法，若無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0072]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，包括正極板、負(fù)極板和電解液，其特征在于: 所述正極板的正極鉛膏包括以下重量份的組分:70-85wt%的氧化鉛鉛粉900-1000份、紅丹0-100份、四堿式硫酸鉛5-30份、導(dǎo)電石墨10-100份、短纖維0.4-1份、35-45wt%的硫酸溶液60-100份、水100-150份； 所述負(fù)極板的負(fù)極鉛膏包括以下重量份的組分:70-85wt%的氧化鉛鉛粉950-1050份、活性炭1-8份、硫酸鋇8-15份、短纖維0.4-1份、磺化芳烴聚合物1-5份、35_45wt%的硫酸溶液60-100份、水 100-150份； 所述電解液為高濃度膠體硫酸電解液，包括以下重量份的組分:密度為1.25-1.35g/cm3的硫酸溶液950-1050份、硫酸鹽1_5份，硫酸亞錫2_8份，硅溶膠15_80份，羧甲基纖維素鈉4-15份。2.如權(quán)利要求1所述的一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，其特征在于，所述活性炭的比表面積為1000-1600cm3/go3.如權(quán)利要求1所述的一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，其特征在于，所述硅溶膠中S12的質(zhì)量百分含量為5-25%。4.如權(quán)利要求1所述的一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池，其特征在于，所述磺化芳烴聚合物為相對(duì)分子質(zhì)量在7000-14000的萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽，且萘磺酸甲醛的縮合產(chǎn)物鈉鹽的磺化度為70-100%。5.如權(quán)利要求1-4之一所述的一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、正極板制備: 按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在紅丹、四堿式硫酸鉛、石墨以及短纖維上方，干混攪拌10-15分鐘，制得正極混合鉛粉;在正極混合鉛粉中邊加入水邊進(jìn)行攪拌5-15分鐘;然后邊加入硫酸溶液邊進(jìn)行攪拌15-20分鐘，加酸結(jié)束后攪拌5-15分鐘，控制鉛膏視密度為4.3-4.5g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化； 2)、負(fù)極板制備: 按配比稱取各組分，先在和膏機(jī)中放入一半重量份的氧化鉛鉛粉，再將活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維加入，然后將剩余的氧化鉛鉛粉加入并覆蓋在活性炭、硫酸鋇、磺化芳烴聚合物以及短纖維上方，干混攪拌10-15分鐘，制得負(fù)極混合鉛粉;在負(fù)極混合鉛粉中邊加入水邊進(jìn)行攪拌5-15分鐘;然后邊加入硫酸溶液邊進(jìn)行攪拌15-20分鐘，加酸結(jié)束后攪拌5-15分鐘，控制鉛膏視密度4.4-4.6g/cm3，涂板完成后放入固化窯內(nèi)進(jìn)行固化； 3)、高濃度膠體硫酸電解液制備: 按配比稱取各組分，在耐腐蝕耐高溫的塑料桶內(nèi)放入水，然后在10-15分鐘內(nèi)加入硫酸，同時(shí)對(duì)硫酸溶液進(jìn)行攪拌，直至加完;然后加入硫酸鹽、硫酸亞錫和羧甲基纖維素鈉混合均勻后得到硫酸溶液；向配膠機(jī)中注入水，利用吸粉裝置吸入氣相二氧化硅，以500-800rpm的速率循環(huán)剪切5-10min，即制得所需的硅溶膠;將硅溶膠在5_8分鐘內(nèi)加入到硫酸溶液中，加入過程中進(jìn)行攪拌，當(dāng)硅溶膠完全加入后對(duì)硫酸溶液以300-500的速率剪切10-15min，S卩得到高濃度膠體硫酸電解液； 4)采用上述制得的正極板、負(fù)極板以及高濃度膠體硫酸電解液，按鉛酸蓄電池制備工藝制備成電池成品。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，其特征在于，在正極板、負(fù)極板的制備過程中，加水時(shí)間為2-5分鐘，加酸時(shí)間為10-20分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，其特征在于，在正極板制備的加酸過程中，鉛膏在溫度超過60°C的環(huán)境下保持5-15分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，其特征在于，涂好的正極板采用高溫固化工藝進(jìn)行固化，最高溫度控制在80-100°C之間。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池的制備方法，其特征在于，制備好的高濃度膠體硫酸電解液需在2小時(shí)內(nèi)灌入電池中。10.—種電動(dòng)車，其特征在于:包括權(quán)利要求1-4之一所述的一種高功率長(zhǎng)壽命動(dòng)力型鉛酸蓄電池。
【文檔編號(hào)】H01M10/10GK106058175SQ201610432814
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】吳亮, 柯娃, 戴貴平, 吳秋菊, 石沫
【申請(qǐng)人】超威電源有限公司