鉛蓄電池正極板柵多元合金及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鉛蓄電池正極板柵多元合金及制作方法，涉及電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。多元合金的成分及重量百分比為：Ca0.01%～0.1%，Sn0.2%～2.0%，Ba0.001%～2%，其余為鉛。制作方法是先制作含有相同成分的母合金，再用鉛、錫進(jìn)行稀釋，制成實(shí)際合金。本發(fā)明提供的多元合金用于制作鉛蓄電池正極板柵，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和抗蠕變性能，能顯著提高電池性能和壽命，尤其適合電動(dòng)汽車使用。提供的制作方法操作規(guī)范，工藝合理，能保證產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鉛蓄電池正極板柵多元合金，以及該 合金的制作方法。 鉛蓄電池正極板柵多元合金及制作方法

【背景技術(shù)】
[0002] 鉛酸蓄電池是由正極板柵、活性物質(zhì)、負(fù)極板柵、電解質(zhì)溶液、隔膜、電池殼體構(gòu) 成。由于正極板柵在電池充電狀態(tài)下處于高的陽極腐蝕電位區(qū)，在電解質(zhì)溶液中正極板柵 筋條極易發(fā)生陽極腐蝕而斷裂，從而嚴(yán)重縮短電池的使用壽命，所以說板柵的耐腐蝕、抗蠕 變和膨脹性能對(duì)電池的使用壽命有著至關(guān)重要的影響。
[0003] 目前，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車應(yīng)用領(lǐng)域，鉛鈣錫合金作為動(dòng)力領(lǐng)域鉛蓄電池正極板 柵材料，能夠克服采用鉛銻合金帶來的失水干涸的缺陷，但是在高溫條件下，鈣合金正極板 柵的加速腐蝕而引起的蠕變和膨脹，仍然會(huì)導(dǎo)致電池壽命終結(jié)。因此，急需開發(fā)一種在高溫 條件下長壽命、具有良好抗腐蝕性能的正極板柵合金材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有板柵合金的不足之處，提供一種能有效增強(qiáng)合金的機(jī) 械性能、抗腐蝕性能，進(jìn)而提高鉛蓄電池使用壽命的鉛蓄電池正極板柵多元合金，并提供該 多元合金的制作方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：鉛蓄電池正極板柵多元合金，含有鉛、鈣、錫元素，其改進(jìn) 之處是該合金中加入鋇元素，各種金屬元素在合金中的重量百分比為：Ca 0. 01%-0. 1%，Sn 0. 2%2. 0%，Ba 0. 001%-2%，其余為鉛；合金中，鈣、錫、鋇的純度為99. 5%以上。
[0006] 上述鉛蓄電池正極板柵多元合金的制作方法，操作如下： (1) 制作母合金：取鈣、錫、鋇、鉛元素按如下重量百分比：Ca 0. 05%-0. 12%，Sn 0.8%-1.5%，Ba 0. 1%-2%，其余為鉛，共同投入真空容器內(nèi)，開啟真空泵，使容器內(nèi)真空度為 9?12KPa，加熱至430?500°C，加熱時(shí)間25?40min，直至容器內(nèi)混合物呈共熔狀態(tài)，并 充分混合均勻，冷卻后得到母合金； (2) 制作實(shí)際合金：根據(jù)母合金中各成分的實(shí)際含量，通過計(jì)算稱取用于稀釋母合金的 鉛、錫的添加量，使實(shí)際合金的成分含量符合所述多元合金的組成要求；先將鉛在450°C以 上與錫共熔均勻后，再在480?520°C溫度下加入母合金，攪拌均勻后制得實(shí)際合金，即鉛 蓄電池正極板柵多元合金。
[0007] 本發(fā)明提供的多元合金作為鉛蓄電池正極板柵材料，有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明所提供的多元合金在60°C條件下的抗腐蝕速率大大降低，提高了合金的抗腐蝕 性能，采用1350mV恒壓測(cè)試，測(cè)得這種合金的腐蝕速率為13mg.cnT2,比常規(guī)的鉛鈣錫合金 腐蝕速率（32. 5 mg. cm_2)降低了 60%。
[0008] 本發(fā)明所提供的多元合金在0. 2%MPa的條件下，進(jìn)行合金屈服強(qiáng)度試驗(yàn)，在100°C 下，放置200h，機(jī)械強(qiáng)度幾乎保持不變，而鉛鈣錫合金放置50h，幾乎完全變形，這就是高溫 條件下，電池壽命終結(jié)的主要原因。
[0009] 本發(fā)明所提供的多元合金在100°C下進(jìn)行合金材料蠕變性能試驗(yàn)，鉛、鈣、錫、鋇合 金在恒壓作用下，29. 5h后合金發(fā)生斷裂，鉛鈣錫合金在同一壓力條件下，7. 8h后合金發(fā)生 斷裂，因此鉛、鈣、錫、鋇合金的抗蠕變性能提高了接近2倍，大大提高了正極板柵的機(jī)械強(qiáng) 度。
[0010] 本發(fā)明所提出的鉛、鈣、錫、鋇合金能夠延長部分荷電態(tài)下（PSoC)電池的使用壽 命，在同一款混合動(dòng)力汽車分別試用鉛鈣錫鋇合金和鉛鈣錫合金制作的鉛蓄電池，10個(gè) 月后，進(jìn)行解剖測(cè)試和分析，鉛鈣錫鋇合金制作的電池失水率為2. 15%/月，腐蝕速率為 0. 09%/月，鉛鈣錫合金制作的電池失水率為3. 3%/月，腐蝕速率為0. 32%/月，通過掃描電鏡 觀察鉛鈣錫鋇正極板柵仍然保持平整無明顯變形和腐蝕，而鉛鈣錫正極板柵部分筋條已經(jīng) 斷裂。經(jīng)混合動(dòng)力汽車實(shí)際測(cè)試，該合金能夠延長鉛蓄電池在部分荷電態(tài)下的使用壽命。
[0011] 上述多元合金的制作方法是先制作母合金，再用鉛、錫進(jìn)行稀釋，制作實(shí)際合金， 能使合金按照特定的晶相有序生長，保證合金性能，該方法操作規(guī)范，工藝合理，適合批量 生產(chǎn)。
[0012]

【具體實(shí)施方式】： 由于金屬鈣在空氣中極易發(fā)生氧化，本發(fā)明采用真空熔融法制造。制造過程分兩步，第 一步在真空熔爐中制成鉛、鈣、錫、鋇母合金；第二步在熔鉛爐中將母合金稀釋成實(shí)際合金。
[0013] 母合金制作：將各成分按比例加入特制真空容器，開啟真空泵，抽取容器中的空氣 后，關(guān)閉抽氣口，隨后將混合物加熱至共熔狀態(tài)，并充分混合均勻，冷卻后得到母合金。
[0014] 實(shí)際合金制作：根據(jù)實(shí)際合金的含量分別稱取鉛、錫和母合金。先將鉛在450°C以 上與錫共熔均勻后，再在500°C左右溫度條件下加入母合金，攪拌均勻后，得到鑄造板柵的 實(shí)際合金，即鉛蓄電池正極板柵多元合金。
[0015] 實(shí)施例1、2、3中母合金和實(shí)際合金的成分、重量百分比含量及制作中的工藝參數(shù) 分別如表1和表2 : 表1 :母合金

【權(quán)利要求】
1. 一種鉛蓄電池正極板柵多元合金，含有鉛、鈣、錫元素，其特征是該合金中加入鋇 元素，各種金屬元素在合金中的重量百分比為：Ca 0.01%?0. 1%，Sn 0. 2%?2.0%，Ba 0. 001%?2%，其余為鉛；合金中，鈣、錫、鋇的純度為99. 5%以上。
2. -種如權(quán)利要求1所述鉛蓄電池正極板柵多元合金的制作方法，其特征是操作如 下： (1) 制作母合金：取鈣、錫、鋇、鉛元素按如下重量百分比：Ca 0. 05%?0. 12%，Sn 0. 8%? 1.5%，Ba 0. 1%?2%，其余為鉛，共同投入真空容器內(nèi)，開啟真空泵，使容器內(nèi)真空度為9? 12KPa，加熱至430?500°C，加熱時(shí)間25?40min，直至容器內(nèi)混合物呈共熔狀態(tài)，并充分 混合均勻，冷卻后得到母合金； (2) 制作實(shí)際合金：根據(jù)母合金中各成分的實(shí)際含量，通過計(jì)算稱取用于稀釋母合金的 鉛、錫的添加量，使實(shí)際合金的成分含量符合所述多元合金的組成要求；先將鉛在450°C以 上與錫共熔均勻后，再在480?520°C溫度下加入母合金，攪拌均勻后制得實(shí)際合金，即鉛 蓄電池正極板柵多元合金。
【文檔編號(hào)】C22C1/03GK104060122SQ201410269438
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】張?jiān)葡? 樓志強(qiáng), 孫中五, 楊鵬 申請(qǐng)人:雙登集團(tuán)股份有限公司