一種管式電池正極鉛膏及其制備方法技術

本發明專利技術涉及鉛酸蓄電池技術領域，尤其涉及一種管式電池正極鉛膏及其制備方法，所述管式電池正極鉛膏包括以下重量份的組分：鉛粉25～80份，Pb3O420～75份，硫酸8～12份，去離子水8～13份，四堿式硫酸鉛0.2～2.0份，硫酸鈉0.2～0.8份，硫酸亞錫0.05～1.8份，碳納米管0.01～0.1份和聚乙二醇0.1～0.6份。本發明專利技術的管式電池正極鉛膏，能夠顯著提高管式正極板的擠膏合格率，降低了電池的制程成本；明顯改善了管式正極板的化成效果，縮小了極板上部和下部之間的化成差異；化成效果的改善以及正極活性物質內阻的下降，提高了正極活性物質的利用率，提高了電池的容量；進一步增強了電池的充電接受能力，有效減緩了管式電池正極的硫酸鹽化，顯著提高了管式電池的循環壽命。

A kind of cathode lead paste for tubular batteries and its preparation method

The invention relates to the technical field of lead-acid batteries, in particular to a positive lead paste for tubular batteries and its preparation method. The positive lead paste for tubular batteries comprises the following components: 25-80 parts of lead powder, 420-75 parts of lead 3O420, 8-12 parts of sulfuric acid, 8-13 parts of deionized water, 0.2-2.0 parts of tetrabasic lead sulfate, 0.2-0.8 parts of sodium sulfate, 0.05-1.8 parts of stannous sulfate, and 0.8 parts of carbon nanotubes. 01-0.1 copies and 0.1-0.6 copies of polyethylene glycol. The lead paste for the positive electrode of the tubular battery can significantly improve the pass rate of extruding paste of the tubular positive plate and reduce the process cost of the battery; remarkably improve the effect of the tubular positive plate, reduce the difference between the upper and lower parts of the plate; improve the effect of the extruding paste and decrease the internal resistance of the positive active material, improve the utilization rate of the positive active material and improve the battery. The capacity of the battery is further enhanced, the sulfation of the positive electrode of the tubular battery is effectively slowed down, and the cycle life of the tubular battery is significantly increased.

【技術實現步驟摘要】
一種管式電池正極鉛膏及其制備方法
本專利技術涉及鉛酸蓄電池
，尤其涉及一種管式電池正極鉛膏及其制備方法。
技術介紹
眾所周知，相比平板式鉛酸蓄電池，管式電池由于正極板套管的保護作用，在實際使用過程中，正極活性物質抗軟化脫落能力以及活性物質與板柵鉛筋結合力較強，電池壽命具有明顯的優勢。目前，關于管式正極板活性物質的填充，主要有灌粉、灌漿以及擠膏等三種生產工藝。灌粉工藝因作業環境噪音大、粉塵多，已經被國家列入落后產能及限制淘汰對象。灌漿工藝是把漿狀鉛膏注入套管，水分通過套管孔過濾出去。灌漿工藝的鉛膏因從套管的末端注入，導致極板內部有較大的密度梯度，極板內部活性物質的密度差異較大，影響活性物質的充分利用，故只有少數企業采用。擠膏工藝是在板柵筋條和套管之間插入擠膏管，然后從極板的上端開始擠膏，邊擠邊退，最后從極板末端將套管抽出。其中，擠膏工藝因極板內部鉛膏相對均勻，而且具有環境友好、環保投入較少，以及便于實現設備自動化生產等優勢，得到了可國內外電池制造企業的普遍運用。但是，擠膏工藝對于鉛膏的針入度(軟硬)要求較嚴格。鉛膏過硬(針入度過低)，則會造成擠膏局部空管、擠膏不均勻以及擠膏量波動較大；鉛膏過軟(針入度過高)，則會造成擠膏過程鉛膏從板柵堵頭與套管間的縫隙處泄漏，導致擠膏量波動較大。另外，鉛膏在完成制備后，會逐步變硬(針入度逐步降低)，相應地造成擠膏過程中的質量波動，影響擠膏生產過程的合格率。此外，管式正極板不同部位之間的化成效果存在較大差異，極板上、中、下部的化成效果依次降低，客觀上限制了正極活性物質的充分利用。如果通過改進管式電池正極板的鉛膏配方，達到既能提高管式電池正極板擠膏的一致性和穩定性，降低擠膏生產過程的廢返損失，又能改善管式電池正極板的化成效果，縮小管式正極板不同部位之間化成效果的差異，進一步提高管式電池正極板活性物質的利用率，對于降低管式電池成本、持續改善電池性能，具有十分重要的現實意義。
技術實現思路
本專利技術為了克服傳統管式電池正極板擠膏一致性和穩定性差、正極活性物質利用率低的問題，提供了一種流動性好、能夠改善極板化成效果的均勻性的管式電池正極鉛膏，從而提高了管式電池正極板活性物質的利用率，又進一步增強了管式電池的充電接受能力，有效減緩了管式電池正極的硫酸鹽化，顯著提高了管式電池的循環壽命。本專利技術還提供了一種管式電池正極鉛膏的制備方法，工藝步驟簡單，對設備無特殊要求，易于實施，能夠提高材料混合均一性，適合大規模推廣應用。本專利技術還提供了一種管式電池，包括上述管式電池正極鉛膏。為了實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種管式電池正極鉛膏，包括以下重量份的組分：鉛粉(氧化度72～78％)25～80份，紅丹Pb3O420～75份，硫酸(1.400±0.005g/cm3)8～12份，去離子水(電導率≤2μS/cm)8～13份，四堿式硫酸鉛0.2～2.0份，硫酸鈉0.2～0.8份，硫酸亞錫0.05～1.8份，碳納米管0.01～0.1份和聚乙二醇0.1～0.6份。本專利技術管式電池正極鉛膏的配方組分中各組分性能及作用如下：聚乙二醇(分析純AR)，作為粘結劑，能夠起到正極活性物質之間的粘結作用，大大增強了正極活性物質顆粒之間的聯接強度，減緩其軟化脫落。碳納米管，為工業級多壁碳納米管，管外徑5～15nm，管內徑3～6nm，管長10～30μm，純度>95wt％，松裝密度0.10g/cm3，振實密度最高可達到2.1g/cm3，提高正極板的化成效率，縮短了管式電池的化成時間，改善了極板化成效果的均勻性，既提高了管式電池正極板活性物質的利用率，又進一步增強了管式電池的充電接受能力，有效減緩了管式電池正極的硫酸鹽化，能夠顯著地提高管式電池的循環壽命。四堿式硫酸鉛(4BS)，所述四堿式硫酸鉛中4BS的含量優選為96％(≥90％)，H2O含量≤0.3％，平均粒徑優選為3.0μm，在極板固化后，可在鉛膏中形成18μm的均勻一致的晶體，可以改善電池充電接受能力及提高電池化成效率。硫酸鈉(Na2SO4)，在管式電池極板固化后，可以細化極板中堿式硫酸鉛的晶粒；在極板化成后，可以減小堿式硫酸鉛晶粒的尺寸，增大活性物質的比表面積，提高電池的容量。硫酸亞錫(分析純)，在極板化成后，一方面可降低活性物質的內阻，提高活性物質的利用率；另一方面可以使PbO2晶體由球狀變為針棒狀，提高了正極活性物質的結構強度，減緩其軟化脫落，可以有效提高電池的使用壽命。作為優選，所述碳納米管的比表面積為210～290m2/g；所述碳納米管的電導率為8～10S/cm。本專利技術優選高比表面積(210～290m2/g)及高導電性(8～10S/cm)的碳納米管，可以提高管式電池正極板的化成效率，縮短了管式電池的化成時間，改善了極板化成效果的均勻性，既提高了管式電池正極板活性物質的利用率，又進一步增強了管式電池的充電接受能力，有效減緩了管式電池正極的硫酸鹽化，能夠顯著地提高管式電池的循環壽命。作為優選，所述聚乙二醇為聚乙二醇400。本專利技術優選聚乙二醇400(PEG400)，利用其優良的潤滑性、保濕性、分散性、粘接劑及柔軟劑等特性，增加了管式電池正極鉛膏的流動性，減緩了管式電池正極鉛膏的硬化，提高了擠膏過程的一致性與穩定性，降低了擠膏制程的廢返損失，提高了管式正極板擠膏的合格率。同時，PEG400還作為粘結劑，能夠起到正極活性物質之間的粘結作用，大大增強了正極活性物質顆粒之間的聯接強度，減緩其軟化脫落。一種管式電池正極鉛膏的制備方法，包括以下步驟：(1)按照上述配比稱取原料備用，于攪拌狀態下在去離子水中依次加入聚乙二醇和碳納米管，得懸浮液，保持攪拌狀態，待用；(2)將鉛粉加入和膏機中，然后依次加入Pb3O4，四堿式硫酸鉛，硫酸鈉和硫酸亞錫，攪拌3～6min；(3)保持和膏機攪拌狀態，將步驟(1)所得的懸浮液在2～5min內加入和膏機內，繼續攪拌4～8min；(4)保持和膏機攪拌狀態，將硫酸在13～18min內加入和膏機內，繼續攪拌10～15min，即得管式電池正極鉛膏。本專利技術先將去離子水、聚乙二醇、碳納米管等添加劑制成懸浮液，可以增加碳納米管的分散性，然后再加入鉛粉中進行攪拌混合，使鉛膏中碳納米管的混合更加均勻一致。作為優選，步驟(4)中，所述管式電池正極鉛膏的最高溫度控制在70～80℃，最高溫度的保持時間控制在4～8min。作為優選，所述管式電池正極鉛膏于溫度≤45℃條件下的視密度為3.35±0.15g/cm3，針入度為65～75。作為優選，通過調整去離子水的添加量或攪拌時間參數進行調節管式電池正極鉛膏的視密度和針入度。因此，本專利技術具有如下有益效果：(1)本專利技術的管式電池正極鉛膏配方合理科學，流動性好，確保擠膏過程的一致性與穩定性，合格率高；聯接強度高，不易軟化脫落，有效提高電池的容量和使用壽命；(2)本專利技術的管式電池正極鉛膏的制備方法工藝步驟簡單，對設備無特殊要求，易于實施，能夠提高材料混合均一性，適合大規模推廣應用；(3)采用該管式電池正極鉛膏的管式電池正極板的化成效率高，極板化成效果均勻性高，正極板活性物質的利用率高，充電接受能力得到增強，同時有效減緩了管式電池正極的硫酸鹽化，電池的循環壽命得到顯著地提高。具體實施方式下面通過具體實施例，對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種管式電池正極鉛膏，其特征在于，包括以下重量份的組分：鉛粉25～80份，Pb3O4?20～75份，硫酸8～12份，去離子水8～13份，四堿式硫酸鉛0.2～2.0份，硫酸鈉0.2～0.8份，硫酸亞錫0.05～1.8份，碳納米管0.01～0.1份和聚乙二醇0.1～0.6份。

【技術特征摘要】
1.一種管式電池正極鉛膏，其特征在于，包括以下重量份的組分：鉛粉25～80份，Pb3O420～75份，硫酸8～12份，去離子水8～13份，四堿式硫酸鉛0.2～2.0份，硫酸鈉0.2～0.8份，硫酸亞錫0.05～1.8份，碳納米管0.01～0.1份和聚乙二醇0.1～0.6份。2.根據權利要求1所述的一種管式電池正極鉛膏，其特征在于，所述碳納米管的比表面積為210～290m2/g；所述碳納米管的電導率為8～10S/cm。3.根據權利要求1所述的一種管式電池正極鉛膏，其特征在于，所述聚乙二醇為聚乙二醇400。4.根據權利要求1或2或3所述的管式電池正極鉛膏的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)按照上述配比稱取原料備用，于攪拌狀態下在去離子水中依次加入聚乙二醇和碳納米管，得懸浮液，保持攪拌狀態，待用；(2)將鉛粉加入和膏機中，然后依次加入Pb3O4，四堿式硫酸鉛，硫酸鈉和硫酸亞錫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張崇波，李有德，張祚強，趙剛，李祥軍，
申請(專利權)人：超威電源有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江,33