高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分及製備方法與流程
2023-11-10 13:25:52
本發明涉及一種鉛膏，具體地講，本發明涉及一種鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分，特別是一種高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分。本發明還包括高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏製備方法。
背景技術：
不間斷電源（UPS）是計算機終端、網絡伺服器及數據存儲設備的配套電源，其功能是保護這些配套的重要設備在市電突然中斷時仍然保持運轉，確保機內存儲的信息不丟失。不間斷電源（UPS）主體部件是內置儲能的鉛酸蓄電池，因不間斷電源（UPS）配套的設備對電源質量要求高，相配套的鉛酸蓄電池必須有較高可靠性、恆功率放電特性，以及有較長的使用壽命。現有技術配套的鉛酸蓄電池因功率密度較低、恆功率放電性較差，只能靠加大配套容量來維持整個系統穩定運行，這種應用方法雖然簡便、可行、實用，能夠達到預期目的。但是，僅靠加大不間斷電源配套的鉛酸蓄電池容量並不能解決根本問題，首先是加大容量必然增加體積，過大的體積不利於配套；其次是加大容量即增加能耗，從而增加運行成本。隨著電子技術、信息技術的發展，要求相配套的設備向集成化、微型化方面發展，現有技術的鉛酸蓄電池已不適合不間斷電源（UPS）配套，需求配置一種高倍率鉛酸蓄電池。製造高倍率鉛酸蓄電池首先要配置具有高能效的電極，特別是負極鉛膏的配置。
技術實現要素：
本發明主要針對現有技術的不足，提出一種高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分，該組分配置合理、工藝簡單，製成的負極鉛膏導電能力顯著得到提高，便於提高大電流放電及充電接受能力。本發明還涉及應用該組分製作負極鉛膏的製備方法。
本發明通過下述技術方案實現技術目標。
高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分，其改進之處在於：它由下列按重量百分比計量的組分組成；稀硫酸7.5～8.5%、去離子水8.0～9.0%、短纖維1.0～1.5%、炭黑0.15～0.2%、木素磺酸鈉0.2～0.25%、硫酸鋇1.0～1.5%、無機導電材料1.0～2.0%，其餘為鉛粉。
作為進一步改進方案，所述稀硫酸在25℃下密度為1.38～1.42g/cm3。
作為進一步改進方案，所述鉛粉的氧化度在72～76%。
作為進一步改進方案，所述短纖維為天然纖維或化學纖維，其長度為35～80mm。
作為進一步改進方案，所述無機導電材料長0.8～1.0mm，它是粒徑為50～75μm的鈦絲。
高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏製備方法，其改進之處在於：首先將按組分量取的炭黑、木素磺酸鈉、硫酸鋇、短纖維、無機導電材料加入到全自動和膏機內，邊按量添加鉛粉邊攪拌，鉛粉添完後繼續幹攪拌4～5min，然後邊放去離子水邊攪拌，足量添加去離子水後攪拌3～4min，最後按量添加稀硫酸，在10～12min內完成稀硫酸添加，添加過程一直保持攪拌，最終得到視比重為4.2～4.4 g/cm3的負極鉛膏。
本發明與現有技術相比，具有以下積極效果：
1、組分簡單、合理，採用常規工藝條件，易實現生產；
2、合理添加炭黑、無機導電材料，可顯著提高負極鉛膏的導電能力，從而提高大電流放電及充電接受能力；
3、製成的負極鉛膏孔隙率高，有利於提高稀硫酸擴散速度，而且負極鉛膏黏附能力強，塗布後不易脫落和變形，由此顯著提高使用壽命。
具體實施方式
下面通過實施例來說明本發明的組分配置及其製備方法。
本發明是一種高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏組分,現按重量百分比量取兩份不同比值的實施例,具體配置量及有關規格要求見實施例配比表:
實施例配比表
接著將量取的組分製成負極鉛膏，具體製備方法如下：先將按實施例配比表擬定的組分量取炭黑、木素磺酸鈉、硫酸鋇、短纖維、無機導電材料加入到全自動和膏機內，在一邊攪拌的情況下一邊有序按量添加鉛粉，鉛粉添完後繼續幹攪拌4～5min。然後在一邊攪拌的情況下一邊有序加入去離子水，足量添加去離子水後繼續攪拌3～4min。最後按量添加稀硫酸，本發明在10min內完成稀硫酸添加，添加過程一直保持攪拌，最終得到視比重量合格的負極鉛膏，經現場檢測實施例1視比重為4.38g/cm3，實施例2視比重4.23g/cm3，兩項實施例均達到預期指標。
本發明中的炭黑、無機導電材料是良好的導電材料，在負極鉛膏中起到提高導電能力，改善了導電能力便提高電池大電流放電及充電接受能力。木素磺酸鈉是一種膨脹劑，能夠有效提高鉛膏的比表面積。另外，摻入的木素磺酸鈉在鉛膏中還起到增加儲能容量及瞬時大電流性能。負極鉛膏中的硫酸鋇在放電時作為硫酸鉛結晶的中心，起到推遲大電流放電致使活性物質鈍化作用。在充電過程中，硫酸鋇因為高度分散在負極鉛膏中，使得鉛、硫酸鉛等物質之間有效隔開而不易進行顆粒間的合併，從而保持活性物質高的比表面積，由此可提高高倍率鉛酸蓄電池的使用壽命。
為了驗證本發明高倍率鉛酸蓄電池用負極鉛膏性能，將製成的負極鉛膏應用於實物產品上，並按常規試製模式進行測試，具體過程如下：
1、電池製備
將實施例1配置的鉛膏用於製作負極板，並按常規工藝組裝6—GFM—100H高倍率鉛酸蓄電池12隻，以10hr容量計算，所配置的正極鉛膏乾重量為13.2g/Ah，負極鉛膏乾重為11.6g/Ah，往高倍率鉛酸蓄電池內注入1.23g/ml（25℃）的稀硫酸，化成採用內化成制式，電池下線後，靜置72小時。按容量放電壓差小於20mV要求，將12隻樣品配成4組，每組3隻。
2、充電接受能力試驗
將第1組3隻電池，分別以15A電流放電3h，再放入0℃的低溫室中16h，取出在1min內，以恆定電壓14.4V/只對蓄電池進行充電，10min後，測得最大充電電流分別為33A、32A、31A，而現有技術同規格的電池最大充電電流一般為20A左右，此數據說明本發明提高了電池的充電接受能力。
3、恆功率放電試驗
將第2組3隻電池，分別以400W/單體恆功率放電至終壓10.02V，3隻電池的放電時間分別為16min，16min，17min，而現有技術同規格的電池放電時間只有11min左右，本發明恆功率放電性能提高了40%以上。
4、循環壽命試驗
將剩餘的第3組，第4組電池分別進行循環壽命測試。循環制式為：恆壓14.1V/只、限流20A充電16h，靜置1h後，以恆流10A放電至電池組終止電壓為10.8V/只為止，此過程作為一個循環，當整組電池的放電容量低於額定容量的80%，壽命終止。
按上述制訂的循環壽命制式進行，當循環至整組電池的放電容量低於額定容量的80%時，第1組循環次數為205次，第2組為212次。而現有技術同規格的電池循環次數一般只有110次左右。另外電池組1循環50次時，容量為初始容量的96%，容量衰減4%。電池組2循環50次時，容量為初始容量的97%，容量衰減3%。而現有技術同規格的電池循環50次容量衰減了15%，由此可見，本發明相對現有技術的容量衰減速度明顯減小，循環性能有了明顯提高。
從上述試驗結果可以說明，採用本發明實施例1的負極鉛膏製作的電池相對於現有技術來說，充電接受能力、恆功率放電能力和循環壽命都有了明顯提高。
採用本發明實施例2的負極鉛膏製作的電池測試結果同實施例1基本相同，故不重複敘述。
總的來說，應用本發明製成的高倍率鉛酸蓄電池，特別適合不間斷電源（UPS）配套，可滿足計算機終端、網絡伺服器及數據存儲設備的使用要求。