CN102324521A - 太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料，涉及铅酸蓄电池极板填涂料，其组分及质量百分比为：游离铅5～10，一氧化铅30～40，二氧化铅28～39，涤纶纤维0.1～0.4，活性碳2～7，木素0.2～0.8，腐植酸0.1～0.6，硫酸6～12，去离子水5～10。本发明中各组分及含量科学、合理，按顺序规范加入，能有效改善活性材料的结构，提高负极吸氧反应能力，抑制电池失水，提高电池充电接受能力、耐过充和过放能力，延长电池使用寿命。该材料制得的电池能满足太阳能贮能电池的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池极板填涂料，特别是太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料。
背景技术
太阳能技术的发展对人类社会的作用越来越大，特别是在边远地区、供电不足的场合。虽然太阳光资源丰富，但由于太阳能的收集装置以及贮能用蓄电池主要采用液流电池、胶体富液电池贮能，使用投入成本、使用维护成本相对较高，阻碍了太阳能技术的发展。近年来国家提倡节约能源，实现循环经济，大力推进太阳能技术的发展势在必行。提高太阳能贮能技术是发展太阳能技术的关键。由于太阳能贮能用蓄电池的使用环境较差，经常处于过充或欠充状态，这就对铅酸电池提出了更高的要求。现有的此类电池负极活性材料主要由铅粉、丙纶纤维、硫酸、去离子水混合而成，其组分及含量仍然沿用原开口电池的工艺配方，在负极中加入抗氧化剂，适用于外化成极板，活性材料的结合力、利用率不高，导电性较差，处于过充或欠充状态时，造成电池寿命缩短，无法满足太阳能贮能电池使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有铅酸蓄电池负极活性材料的不足之处，提供一种结合力强、利用率高、导电性好、耐高温、耐过放、耐欠充的太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料，由该活性材料制备的电池能有效提高充电接受能力、耐高温、耐过充效果明显。
本发明的技术方案是：负极活性材料主要由铅粉、涤纶纤维、活性添加剂、硫酸、去离子水经高温混合反应而成，其改进之处是所述铅粉为游离铅、一氧化铅、二氧化铅多种物质的混合物，所述硫酸的密度为1.31～1.41g/ml，所述活性添加剂为活性碳、木素和腐植酸，各组分的质量百分比为：游离铅5～10，一氧化铅30～40，二氧化铅28～39，涤纶纤维0.1～0.4，活性碳2～7，木素0.2～0.8，腐植酸0.1～0.6，硫酸6～12，去离子水5～10。
上述负极活性材料为砂性铅膏，视密度为4.30～4.55g/cm3。
本发明中，加入活性碳，提高了负极材料的活性，增加了极板的孔隙，木素能提高低温下的活性材料利用率，腐植酸能提高高温下的稳定性，增强活性材料与板栅结合力，去离子水的含量有所减少，而硫酸的密度有所增加，有利于改变铅膏金相组织结构。各组分及含量合理、规范，按顺序加入，能有效改善活性材料的结构，提高负极吸氧反应能力，抑制电池失水，提高电池充电接受能力、耐过充能力、过放电能力，延长了电池的使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明及其有益效果。
例一、例二的负极活性材料组分及含量如下（表中数字为质量百分比）：
其制备方法是：铅粉采用高温熔化、气相氧化法制作，其铅粉的组分为游离铅、一氧化铅、二氧化铅，再与将活性碳、木素、腐植酸、涤纶纤维在干态下搅拌混合7分钟，在5分钟内边搅拌边匀速加入去离子水，继续搅拌8分钟，再加入硫酸，加酸时间12分钟，继续搅拌10分钟，制成铅膏。制备过程中控制和膏温度在68～75℃，出膏涂片时温度控制60～62℃。
下面描述本发明的试验过程和效果：
1、电池制备
将例1所述负极活性材料制作负极板，按常规工艺组装制作6-GFM-150 太阳能贮能用铅酸电池12只，以10hr容量计算，所制备的电池负极活性材料干重为10.0g/Ah，负极活性材料干重为9.2g/Ah。以1.245g/ml（25℃）的硫酸（已经添加0.5%的分析纯硫酸钠）对电池注酸，化成采用内化成三充两放制式，电池下线后，静置96小时，按容量放电压差35mV、端电压10mV进行配组。从12只样品中抽取6只配成2组，分别进行循环寿命测试，再抽2只进行充电接受能力试验，2只进行过度放电能力试验，余下2只进行过充电能力试验。检测设备采用张家港金帆电源有限公司生产的48V150A型蓄电池循环检测仪及充放电仪。
2、充电接受能力试验
样品电池中抽取2只电池，分别以15A电流放电5h，再放入0℃的低温室中25h，取出在1min内，以恒定电压14.4V充电对蓄电池进行充电,10min后,测得最大充电电流分别为48A、50A、 47A ，现有技术的电池最大充电电流一般在20A左右，本发明提高了电池的充电接受能力。
3、过充电试验
从样品电池中抽取2只电池，经完全充电后在20℃～25℃的环境中以0.3I10（A）电流连续充电240h后，电池无变形泄漏现象，10小时率容量为168AH、170AH，连续进行5次循环后，容量仍在初始容量的100%以上。
4、过度放电能力
从样品电池中抽取2只电池，经完全充电后在20℃～25℃的环境中以I10电流放电至接近0V，短接24h，再用2.35V/单体恒压限流I10充48h然后进行C10容量检测，连续进行五次循环后，蓄电池1的实放容量为初始容量（25℃时C10）的99.8％，蓄电池2的实放容量为初始容量（25℃时C10）的99％。而常规技术的电池只有90%左右，过度放电勇力明显提高。
5、循环寿命试验
将配好的2组电池（每组3只），分别进行在常温、高温下进行循环寿命测试，试验环境为：1组在常温25℃下测试，另1组在高温45℃下测试。
循环制式为：恒压56.4v、限流30A充电16h，静置2h后，以恒流15A放电至电池组终止电压为43.2v为止，为一个循环，当整组电池的放电容量低于额定容量的80%，寿命终止。
（1）容量衰减速度
常温测试：电池组1循环至第25次时容量为初始容量的100.5%，没有衰减,循环至100次时为初始容量的97%，容量只衰减了3%。
高温测试：电池组2循环至第25次时容量为初始容量的103%，没有衰减,循环至100次时为初始容量的93%，容量只衰减了7%。
现有技术的电池循环至25次时，常温试验时容量衰减了20%左右，在高温试验时容量衰减30%左右, 由此可见，本发明的容量衰减速度明显减小，耐高温循环性能有了明显提高。
（2）循环寿命次数
按上述制订的循环寿命制式进行循环至整组电池的放电容量低于额定容量的80%时止，在常温环境下（第1组）的循环次数为252次,在高温环境下（第2组）为211次。现有技术的电池常温环境下循环次数一般只有130次左右，高温环境下循环次数一般只有100次左右。
从上述试验结果可以说明，采用本发明例1的活性材料制作的电池充电接受能力、耐过充电能力、常温、高温循环寿命性能明显提高。
采用本发明例2的活性材料制作的电池进行上述试验，也得到同样的效果。
Claims (2)
1.一种太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料，主要由铅粉、涤纶纤维、活性添加剂、硫酸、去离子水经混合产生化学反应制成，其特征是所述铅粉为一氧化铅、二氧化铅、游离铅多种物质的混合物，所述硫酸的密度为1.31～1.41g/ml，所述活性添加剂为活性碳、木素和腐植酸，负极活性材料中各组分的质量百分比为：游离铅5～10，一氧化铅30～40，二氧化铅28～39，涤纶纤维0.1～0.4，活性碳2～7，木素0.2～0.8，腐植酸0.1～0.6，硫酸6～12，去离子水5～10。
2.按权利要求1所述太阳能贮能用铅酸蓄电池负极活性材料，其特征是该材料为砂性铅膏，视密度为4.30～4.55g/cm3。
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