一種改善鉛酸蓄電池板柵性能的方法
2023-07-20 00:27:21 3
專利名稱：一種改善鉛酸蓄電池板柵性能的方法
技術領域：
本發明提涉及一種提高鉛酸蓄電池質量的方法，具體地說是一種改善鉛酸蓄電池
板柵性能的工藝方法。
二背景技術：
作為傳導電流和支撐活性物質的板柵，自從鉛蓄電池問世以來，經歷了許多技術上的改進。目前鉛銻合金仍是鉛酸蓄電池最常用的板柵合金之一。但鉛銻合金板柵有其固有的缺陷，即隨著服務時間的延長，蓄電池水分解的速率增加，正極板柵腐蝕釋放的銻又沉積在負極板表面，而氫在銻粒子上析出更容易。為了克服鉛銻合金的缺陷，目前常使用低銻合金，低銻合金的使用相對於高銻合金，既明顯降低了電池的自放電速度，又避免了因充電過量逸氣而頻繁加水的麻煩。目前，對鉛銻合金的研究熱點主要是向低銻合金中添加砷、銀、硒等添加劑，消除含銻合金的缺點而保留其優點，增加其蠕變阻力和腐蝕阻抗，提高電池的深充放性能。雖然添加砷、銀、硒等添加劑會使其板柵性能有所提高，改善其電化學性能，但卻增加了熔煉製備生產的難度。 近年， 一些研究表明，某些二元合金熔體升溫過程會發生溫度誘導非連續液_液結構轉變，這種轉變會引起熔體物理化學性質的突變。而金屬熔體的微觀結構和性質對最終凝固組織的結構和性能有顯著影響。
三
發明內容
本發明針對添加砷、銀、硒等添加劑以改性板柵性能的缺陷，旨在提供一種新的改性方法，所要解決的技術問題是對鉛-銻(Pb-Sb) 二元合金通過熔體結構轉變的方法進行改性。 本發明的思路是改善板柵性能從其原料Pb-Sb 二元合金著手，以熔體結構轉變為切入點，通過溫度熔煉，即控制Pb-Sb合金的熔煉溫度，使之發生液_液結構轉變，從而實現優化結構組織、提高電化學性能的目的。 在本發明中，所述的Pb-Sb 二元合金，就是目前鉛酸蓄電池板柵常用的低銻二元合金，即銻含量為3wt% 5wt% (質量百分比)的Pb-Sb 二元合金(下簡稱低銻Pb-Sb 二元合金)。 本發明的技術方案是對低銻Pb-Sb 二元合金進行熔煉，包括熔煉、鑄錠和冷卻，與現有技術的區別是所述的熔煉是對低銻Pb-Sb 二元合金的溫度熔煉，這就是首先在氮氣保護下，將熔融的合金繼續升溫至700 90(TC保持25 35min，然後在真空條件下升溫至1100 1300。C保持25 30min，最後在氮氣保護下降至700 900。C保持25 35min。保溫結束後澆鑄成錠並冷卻。 在氮氣保護下的首次熔煉和最後熔煉優選750 85(TC下保持25 35min，在真空條件下的熔煉優選1150 125(TC下保持25 35min。 所製備的合金錠通過壓軋、拉網或其他工藝方法加工成所需的鉛酸蓄電池板柵。
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本發明有以下優點 i.本發明熔煉過程簡單易操作，有利於普及，具有通用性。對於低銻Pb-Sb二元合金，通過溫度熔煉在熔煉的溫度區間發生液態結構轉變，且這種轉變是不可逆的，其對凝固組織影響顯著，使凝固組織細化均勻，其凝固後的晶粒組織明顯優於熔體結構轉變前熔煉的合金。 ii.與常規製備方法的合金相比，本發明的合金經過高溫熔煉，發生了溫度誘導型的液-液結構轉變，熔體結構轉變能夠細化合金晶粒，薄化晶界，減少晶體缺陷。見附圖1，2。 iii.與常規製備方法的Pb-Sb合金相比，本發明合金的循環伏安特性有明顯提高。銻的氧化量明顯降低，減少失水，同時氧化鉛和硫酸鉛的還原過程更為容易，有利於電池反應的進行。見附圖3，4。 iv.本發明的合金晶體結構更為均勻，晶界變薄，形成的陽極鈍化膜穩定性增強，在很大程度上解決了鉛酸蓄電池鉛銻合金板柵中銻的溶解和遷移問題。從而提高了合金的耐腐蝕性。見附圖5，6。
四
圖1Pb-Sb熔體轉變前合金的微觀組織形態。(金相照片) 圖2Pb-Sb熔體轉變後合金的微觀組織形態。(金相照片) 圖3Pb-Sb熔體轉變前的循環伏安曲線。 圖4Pb-Sb熔體轉變後的循環伏安曲線。 圖5Pb-Sb阻抗模隨頻率變化的Bode圖。 圖6Pb-Sb相位角隨頻率變化的Bode圖。
五具體實施例方式
取Pb-Sb二元合金，Sb含量3wt^ it5^，餘為Pb和難以避免的雜質。
本方法操作步驟如下 i.在氮氣保護下，將上述合金投入熔煉爐中升溫至80(TC熔煉並保溫半小時，確保合金熔化混合均勻。 ii.然後抽真空至10—2帕(Pa)並升溫至1200。C保溫半小時。 iii.最後充氮放空並降溫至80(TC，在氮氣保護下保溫半小時，並澆鑄成錠。 製備的合金錠可以通過壓軋、拉網或其他加工方式加工成所需的板柵等。
權利要求
一種改善鉛酸蓄電池板柵性能的方法，是對低銻含量的鉛-銻二元合金的熔煉，包括熔煉、鑄錠和冷卻，其特徵在於所述的熔煉是低銻含量的鉛-銻二元合金的溫度熔煉，首先在氮氣保護下將熔融的合金繼續升溫至700～900℃保持25～35min，然後在真空條件下升溫至1100～1300℃保持25～35min，最後在氮氣保護下降至700～900℃保持25～35min。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於在氮氣保護下的熔煉溫度為750 85(TC，時間25 35min。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於在真空條件下的熔煉溫度為1150 125(TC，時間25 35min。
全文摘要
一種改善鉛酸蓄電池板柵性能的方法，是對板柵的原料低銻含量鉛-銻二元合金的溫度熔煉，具體地說就是在氮氣保護下於700～900℃下保持25～35min，然後在真空條件下於1100～1300℃下保持25～35min，最後在氮氣保護下於700～900℃下保持25～35min。通過溫度熔煉，使之發生熔體結構轉變，細化合金晶粒，從而達到提高合金電化學性能的目的。
文檔編號H01M4/73GK101787464SQ20091025166
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者周玉婷, 蘇勇, 謝明義, 陳翌慶 申請人:合肥工業大學