一種鉛酸蓄電池正極鉛膏及其製備方法與流程

2023-10-04 10:24:54

本發明涉及一種蓄電池材料及其製備方法，特別是蓄電池極板鉛膏及其製備方法，屬於蓄電池技術領域。

背景技術：

鉛酸蓄電池在循環使用時，主要的壽命衰減模式是正極鉛膏的軟化變態。 其實質是鉛膏結晶體的變化，導致鉛膏極度軟化失效。 因此，如何保護鉛膏結晶體在循環使用過程不變化，是提高鉛酸蓄電池循環壽命的關鍵。

公告號CN 10424164 A公開了一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，本發明採用向配方中加入微溶磷酸鹽，使磷酸根在電池使用過程中緩釋出來，這樣既保證了電池的化成過程和前期性能不受影響，又可克服了電池使用後期極板軟化的問題。但是磷酸鹽的加入在化成期間磷酸根離子溶出對電池性能有一定影響，且電池容量較低。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供了一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該鉛膏在循環過程中不易軟化，顯著提高鉛酸蓄電池的循環使用能力，同時提高電池容量。

為解決上述技術問題所採用的技術方案是：

一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該正極鉛膏各組分的質量份數為鉛粉75-85份、紅丹5-10份、磷酸鈣0.5-1份、稀硫酸5-10份、氧化石墨烯0.2-0.3份、EDTA-2Na0.5-1.5份、去離子水5-10份。

所述的氧化石墨烯為羥基化石墨烯、羧基化石墨烯中的一種。

所述的一種鉛酸蓄電池正極鉛膏的製備方法，包括以下步驟是：按照上述鉛膏配方將各組分稱量好，將氧化石墨烯、磷酸鈣、EDTA-2Na在去離子水中攪拌混合均勻，在2分鐘內快速加入和膏機中與鉛粉和紅丹混合均勻，緩慢將稀硫酸加入到和膏機中，添加過程中持續攪拌，加酸後繼續攪拌8-10分鐘後，攪拌均勻待冷卻至室溫後，即可出膏。

本發明的有益效果：

本發明採用氧化石墨烯增加正極鉛膏中活性物質的導電性，可以抑制部分電解液溶劑的分解，降低了電池的阻抗，明顯提高了電池的比容量和循環穩定性，還可有效地對正極板的結構起到支撐作用；且氧化石墨烯與磷酸鈣之間以化學鍵形式結合保證在化成期間磷酸鹽不會溶出，對電池的化成效果沒有影響，隨著電池的循環使用，磷酸根離子溶出開始發揮作用，延長電池使用壽命。

本發明中磷酸鈣為微溶於水的物質，微量的鈣鹽不會造成不良影響，當添加量較大的時候，單一使用會帶來太多的鈣，從而影響到電池的性質，加入少量的EDTA-2Na，與磷酸鈣中的鈣離子形成溶於水的絡合物，使磷酸根離子從氧化石墨烯中緩釋，增加磷酸根離子含量，而磷酸根離子可以促進α-PbO2的產生，使極板不易軟化，從而延長了電池的壽命。

電池是可以進行充放電可逆反應的電源，在放電後電瓶內的物質反應轉化成一種叫硫酸鉛的結晶體，在充電後硫酸鉛又轉化為鉛和硫酸，如此可逆反應。但是當反應條件不夠完全和充分時，硫酸鉛就不可能得以完全轉化，以至於造成硫酸鉛的堆積，這導致了電池的老化，使電池充放電困難，電池容量降低，更進一步促進了電極板的腐蝕降低了電池的使用壽命。本發明同時加入磷酸鈣、氧化石墨烯和EDTA-2Na，均勻的混在活性物質鉛膏中，對電池的化成效果沒有影響，在電池使用過程中提高電池的容量，能使硫酸鉛析出速度加快加上氧化石墨烯的特殊結構可以防止活性物質結塊收縮，使硫酸鉛無法形成規則緻密的大晶體，抑制了鉛晶短路，且這些無規則小顆粒的硫酸鉛在充電時比較容易恢復為活性物質，有效克服電池後期極板的軟化問題，延長電池的使用壽命。

具體實施例

本發明提供了一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，包括鉛粉、紅丹、磷酸鈣、稀硫酸、氧化石墨烯、EDTA-2Na、去離子水，各種組分相結合，使電池容量提高，鉛酸蓄電池的循環使用能力顯著提高，同時電池的壽命也明顯提高。

下面對本發明實施例的技術方案進行解釋和說明，但下述實施例僅僅為本發明的優選實施例，並非全部。基於實施方式中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。

實施例1

一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該正極鉛膏各組分的質量份數為鉛粉82份、紅丹5份、磷酸鈣0.5份、稀硫酸6.5份、羥基化石墨烯0.2份、EDTA-2Na0.7份、去離子水5.1份。

上述一種鉛酸蓄電池正極鉛膏的製備方法，包括以下步驟：按照上述鉛膏配方將各組分稱量好，將羥基化石墨烯、磷酸鈣、EDTA-2Na在去離子水中攪拌混合均勻，在2分鐘內快速加入和膏機中與鉛粉和紅丹混合均勻，緩慢將稀硫酸加入到和膏機中，添加過程中持續攪拌，加酸後繼續攪拌10分鐘後，攪拌均勻待冷卻至室溫後，即可出膏。

實施例2

與實施例1的區別在於，一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該正極鉛膏各組分的質量份數為鉛粉78.5份、紅丹7份、磷酸鈣0.7份、稀硫酸7份、羥基化石墨烯0.3份、EDTA-2Na0.7份、去離子水5.8份。

實施例3

與實施例1的區別在於，一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該正極鉛膏各組分的質量份數為鉛粉82份、紅丹5份、磷酸鈣0.5份、稀硫酸6.5份、羧基化石墨烯0.2份、EDTA-2Na0.7份、去離子水5.1份。

實施例4

與實施例1的區別在於，一種鉛酸蓄電池正極鉛膏，該正極鉛膏各組分的質量份數為鉛粉78.5份、紅丹7份、磷酸鈣0.7份、稀硫酸7份、羧基化石墨烯0.3份、EDTA-2Na0.7份、去離子水5.8份。

對比例1：相對於實施例1中缺少羥基化石墨烯。

對比例2：相對於實施例1中缺少EDTA-2Na。

對比例3：相對於實施例1中缺少磷酸鈣。

對比例4：相對於實施例1中缺少磷酸鈣、羥基化石墨烯。

對比例5：相對於實施例1中缺少磷酸鈣、EDTA-2Na。

對比例6：相對於實施例1中缺少羥基化石墨烯、EDTA-2Na。

將實施例1-4和對比例1-6中組分和膏後製成極板，組裝成電池後進行實驗。具體實驗情況見下表（以12V12Ah電池為例）。

實施例1-4組裝成的電池的實驗數據表明採用羥基化石墨烯或羧基化石墨烯對電池容量和壽命影響不大；實施例1與對比例1-6的實驗數據表明採用同時加入磷酸鈣、羥基化石墨烯和EDTA-2Na的辦法，可以提高電池的容量，延長電池的使用壽命。

由以上數據可知：由本發明提供的配方所製備的鉛膏，可以提高電池的容量，且在電池使用過程中可以有效克服電池後期極板的軟化問題，延長電池的使用壽命。

以上所述的實施例只是本發明中的較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其他的變體和改型。