專利名稱：電動車用高比能量鉛酸蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池領(lǐng)域，特別是一種用于電動車的高比能量鉛酸蓄電池。
電動車是一種無污染、節(jié)油的交通工具。而電動車最重要的是要有可靠的動力來源。目前，可提供給電動車的能源主要有鎳鎘電池，鎳-氫電池，鋰離子電池和鉛酸電池。這些電池各具特色，但電池在保證可靠性，安全性的基礎(chǔ)上，每公斤電池所放出的能量大小是應(yīng)用于電動車的重要指標(biāo)。在上述電池中，鎳-鎘電池的重量比能量為40-45WH/kg，全密閉鎳-鎘電池的能重量比能量還要低一些。由于鎳鎘電池的嚴(yán)重污染及鎘資源較少，故此電池已經(jīng)是淘汰品種，用于電動車顯然是不合適的。鎳-氫化物二次電池作為鎳-鎘電池的替代產(chǎn)品，有其優(yōu)良的性能，重量比能量達(dá)到50-55WH/kg，但是它的價格昂貴。對于鋰離子電池，它的重量比能量很高，可達(dá)到70-80WH/kg，但其安全性，可靠性，尤其是大功率工作性能還有待于研究，而且該電池的價格更昂貴，所以大量應(yīng)用于市場化的電動車是不可能的。而古老的鉛酸電池具有很多優(yōu)點，特別是全密閉鉛酸電池的問世，更拓寬了它的應(yīng)用領(lǐng)域。但這種安全、壽命長、價格低的電池最大的缺點是重量比能量低，目前的世界水平僅為30-36WH/kg。因而，做為電動車的能源是不能滿足電動車使用要求的。
現(xiàn)有技術(shù)中有一種為克服鉛酸蓄電池存在的重量和體積大，能量低的缺點，而設(shè)計的高比能量密閉免維護(hù)鉛酸蓄電池極板結(jié)構(gòu)，及其正負(fù)極板的裝配方式。它的極耳置于極板邊緣的中間位置，可以改善極板的集流效果，增加正負(fù)極板的容量；正負(fù)極板水平疊放形式，可以大大增加正負(fù)極板的表面積，使反應(yīng)面積增大，改善電池的使用性能，但是由于它在正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)，電解液的成分及其組合等方面仍有欠缺，使得電池的比能量指標(biāo)不能滿足電動車的需要。
本發(fā)明的目的旨在對傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池的正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)，電解液的成分及其組合進(jìn)行改進(jìn)，而提出一種適于電動車用的高比能量鉛酸蓄電池，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。
本發(fā)明的目的可以通過下述方案實現(xiàn)。
電動車用高比能量鉛酸蓄電池，包括殼體，位于板柵中部的極柱，為水平疊放的正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液，本發(fā)明的特征在于所說的正極板柵采用鉛合金材料，其合金成分(重量)為0.01-1.2％Sb或Bi,0.01 2.0％As或Na,0.01-1.0％Cu或Al,0.01-2.0％Sn,0.01-1.0％Ag或Ce或La，余量Pb。
所說的正極活性物質(zhì)，由Pb粉加入(a)比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，(b)0.01-2％PTFE,(C)0.01-0.5％異性石墨，(d)0.001-0.05％K2SO4制成。
所說的負(fù)極板柵采用稀土系鉛鈣合金材料，其合金成分(重量)為0.02-0.12％Ca,0.01-0.8％Sn,0.01-0.05％Al,0.01-0.05％Ce，余量Pb。
所說的負(fù)極活性物質(zhì)，由Pb粉加入(a)比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，(b)0.1-0.3％BaSO4,(c)0.1-0.3％木素磺酸鈉，(d)0.1-0.3％α、β萘酸，(e)0.01-0.1％擴(kuò)散劑N0制成。
所說的電解液采用比重為1.285g/cm3H2SO4溶液，加入按體積百分比為0.1-2％的磷酸，及每升電解液加入10-100mgK2SO4配制。
以下結(jié)合本發(fā)明的實施例，對電動車用高比能量鉛酸蓄電池予以詳細(xì)敘述。
電動車用高比能量鉛酸蓄電池也由殼體，極柱，水平疊放的正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液等組成。其中正極板柵合金成分可以為0.01-0.1％Sb或Bi,0.01-0.8％As或Na,0.01-0.1％Cu或Al,0.01-0.3％Sn,0.01-0.1％Ag或Ce或La，余量Pb。
正極板柵合金成分也可以為0.1-0.8％Sb或Bi,0.8-1.5％As或Na,0.1-0.5％Cu或Al,0.3 0.9％Sn,0.1-0.5％Ag或Ce或La,余量Pb。
正極板柵合金成分也可以為0.8-1.2％Sb或Bi,1.0-2.0％As或Na,0.5-1.0％Cu或Al,0.7-2.0％Sn,0.5-1.0％Ag或Ce或La,余量Pb。
負(fù)極板柵合金成分可以為0.02-0.08％Ca,0.01-0.3％Sn,0.01-0.03％Al,0.03-0.05％Ce，余量Pb。
負(fù)極板柵合金成分也可以為0.08-0.12％Ca,0.3-0.8％Sn,0.03-0.05％Al,0.01-0.03％Ce，余量Pb。
具體配方可以有正極板柵合金成分為0.1％Sb,1.5％As,0.5％Al,0.3％Sn,0.5％La，余量Pb。
正極板柵合金成分為1.0％Bi,1.1％Na,1.0％Cu,1.0％Sn,0.8％Ce，余量Pb。
負(fù)極板柵合金成分為0.06％Ca,0.3％Sn,0.02％Al,0.04％Ce，余量Pb。
負(fù)極板柵合金成分(重量)為0.08％Ca,0.6％Sn,0.03％Al,0.02％Ce，余量Pb。
此外，正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液的組合實施例，請見附表所示附表(未注明單位為重量％)
<p>當(dāng)用本發(fā)明技術(shù)制作12V100AH電動車用鉛酸蓄電池時，選擇其正極板柵用0.6％Sb,0.12％As,0.05％Cu,0.2％Sn,0.05％Ce，余量為Pb的合金成分，在熔鉛鍋中加熱至480℃，保溫30分鐘，再升溫至520℃時澆鑄板柵。澆鑄時模具溫度控制在160-180℃。
其正極活性物質(zhì)，由Pb粉加入比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，0.05％PTFE,0.08％異性石墨和0.005％K2SO4，在合膏機(jī)中合勻，合膏時間大于35分鐘。該正極活性物質(zhì)在靜置2小時后涂于正極板柵表面。在侵酸后立即送入固化室固化，固化時間在36小時左右。
其負(fù)極板柵用0.08％Ca,0.3％Sn,0.03％Al,0.05％Ce和余量為Pb合金成分，在熔鉛鍋中熔化，澆鑄成板柵。
其負(fù)極活性物質(zhì)，由Pb粉加入比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，0.17％BaSO4,0.18％木素磺酸鈉，0.2％α、β萘酸和0.05％擴(kuò)散劑N0，在合膏機(jī)中合勻，合膏時間大于30分鐘。該負(fù)極活性物質(zhì)在靜置2小時后，涂于負(fù)極板柵表面。在侵酸后立即送入固化室固化，固化時間在36小時左右。
然后，正、負(fù)極板柵在比重為1.15g/cm3H2SO4溶液中化成，通電量為極板容量的4.2倍，化成時間控制在20小時。
最后，將正、負(fù)極板柵組裝蓄電池。隔板采用玻璃纖維隔膜。電解液組分為1.285g/cm3比重的H2SO4溶液，加入按體積百分比為1％的磷酸，再按每升電解液中加入30mgK2SO4。將電解液按10g/AH注入電池中，6小時后進(jìn)行電池的性能測試。
上述12V100AH蓄電池測試結(jié)果如下
本發(fā)明經(jīng)過對正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液組分的改進(jìn)與合理組合，有效地提高了鉛酸蓄電池的各項技術(shù)指標(biāo)。其中重量比能量可達(dá)50WH/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了36AH/kg的國際水平。電池的設(shè)計壽命大于1000次，電池的充電接受能力、高率放電能力等指標(biāo)也都超過了日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國際IEC標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1一種電動車用高比能量鉛酸蓄電池，包括殼體，位于板柵中部的極柱，為水平疊放的正負(fù)極板柵，正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液，本發(fā)明的特征在于所說的正極板柵采用鉛合金材料，其合金成分(重量)為0.01-1.2％Sb或Bi,0.01-2.0％As或Na,0.01-10％Cu或Al,0.01-2.0％Sn,0.01-1.0％Ag或Ce或La，余量Pb；所說的正極活性物質(zhì)，由Pb粉加入(a)比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，(b)0.01-2％PTFE,(C)0.01-0.5％異性石墨，(d)0.001-0.05％K2SO4制成；所說的負(fù)極板柵采用稀土系鉛鈣合金材料，其合金成分(重量)為0.02-0.12％Ca,0.01-0.8％Sn,0.01-0.05％Al,0.01-0.05％Ce，余量Pb；所說的負(fù)極活性物質(zhì)，由Pb粉加入(a)比重為1.25g/cm3H2SO4溶液，(b)0.1-0.3％BaSO4,(c)0.1-0.3％木素磺酸鈉，(d)0.1-0.3％α、β萘酸，(e)0.01-0.1％擴(kuò)散劑N0制成；所說的電解液采用比重為1.285g/cm3H2SO4溶液，加入按體積百分比為0.1-2％的磷酸，及每升電解液加入10-100mgK2SO4配制。
2按照權(quán)利要求1所述的蓄電池，其特征在于所說的正極板柵合金成分(重量)為0.01-0.1％Sb或Bi,0.01-0.8％As或Na,0.01-0.1％Cu或Al,0.01-0.3％Sn,0.01-0.1％Ag或Ce或La，余量Pb。
3按照權(quán)利要求1所述的蓄電池，其特征在于所說的正極板柵合金成分(重量)為0.1-0.8％Sb或Bi,0.8-1.5％As或Na,0.1-0.5％Cu或Al,0.3-0.9％Sn,0.1-0.5％Ag或Ce或La，余量Pb。
4按照權(quán)利要求1所述的蓄電池，其特征在于所說的正極板柵合金成分(重量)為0.8-1.2％Sb或Bi,1.0-2.0％As或Na,0.5-1.0％Cu或Al,0.7-2.0％Sn,0.5-1.0％Ag或Ce或La，余量Pb。
5按照權(quán)利要求1或2、3、4所述的蓄電池，其特征在于所說的負(fù)極板柵合金成分(重量)為0.02-0.08％Ca,0.01-0.3％Sn,0.01-0.03％Al,0.03-0.05％Ce，余量Pb。
6按照權(quán)利要求1或2、3、4所述的蓄電池，其特征在于所說的負(fù)極板柵合金成分(重量)為0.08-0.12％Ca,0.3-0.8％Sn,0.03-0.05％Al,0.01-0.03％Ce，余量Pb。
7按照權(quán)利要求3所述的蓄電池，其特征在于所說的正極板柵合金成分(重量)為0.1％Sb,1.5％As,0.5％Al,0.3％Sn,0.5％La,余量Pb。
8按照權(quán)利要求4所述的蓄電池，其特征在于所說的正極板柵合金成分(重量)為1.0％Bi,1.1％Na,1.0％Cu,1.0％Sn,0.8％Ce,余量Pb。
9按照權(quán)利要求5所述的蓄電池，其特征在于所說的負(fù)極板柵合金成分(重量)為0.06％Ca,0.3％Sn,0.02％Al,0.04％Ce，余量Pb。
10按照權(quán)利要求6所述的蓄電池，其特征在于所說的負(fù)極板柵合金成分(重量)為0.08％Ca,0.6％Sn,0.03％Al,0.02％Ce，余量Pb。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于電動車的高比能量鉛酸蓄電池。它的正極板柵采用鉛銻合金材料。正極活性物質(zhì)由Pb粉加入PTFE,異性石墨和K
文檔編號H01M10/06GK1221991SQ97119880
公開日1999年7月7日 申請日期1997年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者陳有孝, 胡庸, 胡鳳翔 申請人:大連泰基能源有限公司, 陳有孝