專利名稱：一種微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及到一種微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法。
背景技術(shù)：
中國工業(yè)與信息部在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(草案)》中指出到2015年，微混合動力汽車要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。具有自動起停功能的微混合系統(tǒng)成為乘用車標(biāo)準(zhǔn)配置。微混合動力汽車，是一種在汽車間歇性停車時，讓發(fā)動機(jī)自動熄火，降低發(fā)動機(jī)在怠速時的油耗和排放的新型節(jié)能環(huán)保型汽車產(chǎn)品。它是在傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)上，加裝了皮帶驅(qū)動的起動-發(fā)電一體電動機(jī)，在汽車起動時，靠蓄電池提供能量來起動汽車。
傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池價格相對于鋰電池、鎳氫電池等較低，安全性能好，起動電流大，工作溫度寬等優(yōu)點(diǎn)，仍是微混合動力汽車用蓄電池的首選。在微混合汽車動力系統(tǒng)中，汽車的頻繁起步、停車，需要蓄電池來起動發(fā)動機(jī)的次數(shù)明顯增加。而且隨著用戶對汽車安全性和舒適性要求的提高，車載用電器的數(shù)量及用電功率也明顯增加，在發(fā)動機(jī)停止工作時，車載用電器的電能全部依靠蓄電池提供，無疑對鉛酸蓄電池的深放電性能及使用頻度等性能指標(biāo)提出了更高的要求。傳統(tǒng)鉛酸電池在頻繁使用過程中，容易出現(xiàn)極板過早溶脹變形、筋條腐蝕、活性物質(zhì)軟化、脫落等問題，致使電池壽命終結(jié)。針對傳統(tǒng)鉛酸電池在電池深度放電性能方面的不足，我們發(fā)明了一種適合于微混合動力汽車用鉛-碳蓄電池，它是在傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池的基礎(chǔ)上，改變其傳統(tǒng)負(fù)板柵結(jié)構(gòu)，添加新型的活性物質(zhì)添加劑一碳黑，大幅度提高了鉛酸電池的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種能大幅度提高鉛酸電池性能的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法。為解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于包括以下步驟
步驟I)、將聚氨酯海綿依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸、活化、化學(xué)鍍銀最后經(jīng)過電鍍鉛，得到泡沫鉛材料；
步驟2)、將上述泡沫鉛材料切割成型，涂覆負(fù)極活性物質(zhì)，其活性物質(zhì)中添加碳黑作為添加劑；
步驟3)、負(fù)極板經(jīng)固化、干燥后，和普通重力澆注法制作的正極板裝配成為成品電池。上述方案中，所述的除油為將聚氨酯海綿浸泡于堿性溶液中I 10分鐘，所述堿性溶液為氫氧化鈉3 5g/L,碳酸鈉10 30g/L，磷酸三鈉5 10g/L, 0P-10乳化劑O. 5 5g/L，溫度為室溫，經(jīng)過除油處理，可以清除海綿在加工處理及運(yùn)輸過程中，吸附在海綿海綿絲表面的油污及灰塵，達(dá)到清潔海綿表面的目的。上述方案中，所述的粗化為將除油后的聚氨酯海綿浸泡于強(qiáng)酸性溶液中浸蝕I 15分鐘，所述的強(qiáng)酸性溶液為硫酸100 500 ml/L和重鉻酸鉀5 50 g/L兩種的混合液或鉻酐10 100g/L和重鉻酸鉀5 50 g/L兩種的混合液或硫酸100 500 ml/L、鉻酐10 100g/L和重鉻酸鉀5 50 g/L三種的的混合液。通過粗化處理可使聚氨酯海綿的表面微觀粗糙，表面積增大，從而易于吸附活性物質(zhì)。上述方案中，所述的中和為將粗化后的聚氨酯海綿于50 100 g/L氫氧化鈉溶液中浸泡I 10分鐘。其作用在于中和材料表面殘留酸性溶液，避免六價鉻離子帶入到預(yù)浸溶液中，縮短預(yù)浸溶液的使用壽命。上述方案中，所述的預(yù)浸為將中和后的聚氨酯海綿，置于預(yù)浸溶液中浸泡15 30分鐘，所述的預(yù)浸液為氯化亞錫10 100 g/L和鹽酸20 200ml/L的混合液。上述方案中，所述的活化為將預(yù)浸后的聚氨酯海綿浸泡于活化液中進(jìn)行活化處理I 30分鐘，所述的活化液為硝酸銀2 10g/L、氨水(25%) 5 25 ml/L的混合液。上述方案中，所述的化學(xué)鍍銀為將活化后的聚氨酯海綿，浸泡于化學(xué)鍍銀溶液中 3 10分鐘，所述的化學(xué)鍍銀溶液為硝酸銀2 10g/L，氨水(25%)5 25 ml/L,氫氧化鉀I 5g/L,葡萄糖5 15g/L,酒石酸I 3g/L,乙醇50 100ml/L,鵬酸鐘0. 01 0. 05g/L，糖精 0. 01 0. 05g/L。上述方案中，所述電鍍鉛的工藝為將經(jīng)化學(xué)鍍銀后的海綿作為陰極，將純鉛板作為陽極，電解液配方為氧化鉛280 320g/L，硼酸200 240g/L氫氟酸(50%) 240 280ml/L，蛋白胨3 5g/L，室溫，電流密度為I 5A/dm2，電鍍時間60 150分鐘。經(jīng)上述方法得到的泡沫鉛材料，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、重量輕、比表面積大、通孔率高、易于焊接，錫鍍層純度高，雜質(zhì)少，鍍層細(xì)致柔軟，孔隙率低。在制成電池后，泡沫鉛材 料腐蝕后，不會由于其基體溶解出其它的有害金屬離子，影響電池的化學(xué)性能。將上述方案中制得的泡沫鉛，按照要求尺寸切割成型。按計算量涂覆負(fù)極活性物質(zhì)。負(fù)極活性物質(zhì)配方為鉛粉IOOOg,蒸懼水130 150g,硫酸(d=l. 4)20 30g,短纖維I 2g，碳黑10 30g。涂板后經(jīng)過72小時，45°C固化、干燥，得到微混合動力電動車用蓄電池負(fù)極板。最后和普通的正極極板配組、裝配成微混合動力電動車用蓄電池。本發(fā)明的有益效果(I)采用化學(xué)還原的方法經(jīng)除油、粗化、中和、預(yù)浸、活化、化學(xué)鍍銀后，再在聚氨酯海綿表面電鍍鉛，得到泡沫鉛材料，此種方法工藝步驟簡單，易于操 作、溶液維護(hù)方便，生產(chǎn)效率高，成本低廉，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)；(2)采用三維結(jié)構(gòu)的泡沫鉛材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)重力澆注的鉛板柵。這種具有三維結(jié)構(gòu)的泡沫鉛具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、重量輕、比表面積大、通孔率高、易于焊接。鉛層具有純度高。雜質(zhì)少，鍍層細(xì)致柔軟，孔隙率低等特點(diǎn)。由于負(fù)極活性物質(zhì)中添加了碳粉材料，降低了活性物質(zhì)的粘接度，這種三維結(jié)構(gòu)的泡沫鉛材料，能有效的將活性物質(zhì)包裹在泡沫鉛中，不會造成掉膏，脫膏等問題的發(fā)生；
(3)在負(fù)極添加劑中添加一定比例的碳黑成分，碳黑材料的加入，能極大的降低電池在頻繁使用過程中，負(fù)極極板的硫酸鹽化程度，利于電池的大電流放電，提高負(fù)極活性物質(zhì)的利用率和容量，提高電池的充電接收能力，特別是有效的改善了電池在頻繁的大電流充放過程中陰極硫酸鹽化，有效的延長電池的使用壽命。


圖I為實(shí)施例I中微混合動力汽車用鉛-碳蓄電池制作工藝流程 圖2為實(shí)施例I制備得到微混合動力汽車用鉛-碳蓄電池負(fù)極板外觀圖；圖3為實(shí)施例I制備得到微混合動力汽車用鉛-碳蓄電池負(fù)極板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :如圖I所示，一種用于微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作步驟為
(1)、除油將200X200X2.5毫米的聚氨酯海綿浸泡在含氫氧化鈉3g/L，碳酸鈉IOg/L，磷酸三鈉5g/L，0P-10乳化劑0. 5g/L,的混合溶液中，溫度為室溫，浸泡時間2分鐘；
(2)、粗化將除油后的聚氨酯海綿浸泡在硫酸500ml/ L和重鉻酸鉀IOg / L的混合溶液中侵蝕5分鐘；
(3)、中和將粗化后的聚氨酯海綿在80g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡I分鐘；
(4)、預(yù)浸將中和后的聚氨酯海綿，浸泡于預(yù)浸液中浸泡30分鐘，所述的預(yù)浸液為氯 化亞錫IOg / L和鹽酸40ml / L ；
(5)、活化將預(yù)浸后的聚氨酯海綿浸泡于活化液中，進(jìn)行活化處理5分鐘，活化液為硝酸銀2g/L、氨水(25%) 6ml/L的混合液；
(6)、化學(xué)鍍銀將活化后的聚氨酯海綿，浸泡于化學(xué)鍍銀溶液中，室溫，5分鐘，所述的化學(xué)鍍銀溶液為硝酸銀4g/L，氨水(25%) 10 ml/L,氫氧化鉀2g/L，葡萄糖8g/L，酒石酸Ig/L，乙醇 50ml/L，碘酸鉀 0. 01g/L，糖精 0. 01 g/L ；
(7)、電鍍鉛用純鉛板作為陽極，經(jīng)化學(xué)鍍銀后的聚氨酯海綿作為陰極，電解液配方為氧化鉛300g/L，硼酸220g/L氫氟酸(50%)280 ml/L，蛋白胨3g/L，室溫，電流密度為5A/dm2,電鍍時間60分鐘；
上述各個步驟之間采用二級逆流漂洗工藝清洗；
(8)、切割成型將電鍍后得到的泡沫鉛材料，切割成150X180X2.5毫米的方塊；
(9)、涂覆負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)配方為鉛粉1000份，蒸餾水138份，硫酸
(d=1.4)21份，短纖維I. I份，碳黑10份；
(10)、涂膏后的極板經(jīng)72小時固化、干燥，溫度為45°C，得到微混合動力電動車用蓄電池負(fù)極板；
(11)、最后將干燥后的負(fù)極極板和普通工藝制作的正極極板配組、裝配成微混合動力電動車用蓄電池。本實(shí)施例I所得到的微混合動力電動車用蓄電池，其負(fù)板照片如圖2和圖3所示。從圖2負(fù)極極板外觀可以看出，此實(shí)例所制作的極板，外觀均勻一致性好，無脫膏，龜裂等現(xiàn)象的發(fā)生。從圖3的負(fù)極極板內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以看到，泡沫鉛材料和負(fù)極活性物質(zhì)結(jié)合緊密，無明顯孔洞存在。按實(shí)施例I的制作方法所得到的電池，其正板為普通板柵制成的極板，負(fù)極極板是用泡沫鉛代替普通的板柵材料所制成的極板，在負(fù)極板的活性物質(zhì)中，添加了 1%的碳黑作為添加劑，用來改善電池的循環(huán)壽命及延緩負(fù)極板的硫酸鹽化趨勢。經(jīng)測試，電池的大電流放電性能顯著提高了 13%，負(fù)極活性物質(zhì)利用率明顯增加22%，電池的使用壽命延長了18%。實(shí)施例2
一種用于微混合動力汽車用鉛-碳電池，的制作步驟為
(I)、除油將200X200X2毫米的聚氨酯海綿浸泡在含氫氧化鈉5g/L，碳酸鈉30g/L，磷酸三鈉10g/L，0P-10乳化劑3g/L，的混合溶液中，溫度為室溫，浸泡時間10分鐘；
(2)、粗化將除油后的聚氨酯海綿浸泡在硫酸200ml/ L和鉻酐30g / L的混合溶液中侵蝕10分鐘；
(3)、中和將粗化后的聚氨酯海綿在100 g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡5分鐘；
(4)、預(yù)浸將中和后的聚氨酯海綿，浸泡于預(yù)浸液中浸泡15分鐘，所述的預(yù)浸液為氯化亞錫IOg / L和鹽酸40ml / L ；
(5)、活化將預(yù)浸后的聚氨酯海綿浸泡于活化液中，進(jìn)行活化處理30分鐘，活化液為硝酸銀8g/L、氨水(25%) 24ml/L的混合液；
(6)、化學(xué)鍍銀將活化后的聚氨酯海綿，浸泡于化學(xué)鍍銀溶液中，室溫，10分鐘，所述的化學(xué)鍍銀溶液為硝酸銀8g/L，氨水(25%) 24ml/L，氫氧化鉀4g/L，葡萄糖15g/L，酒石酸3g/L，乙醇 100ml/L，碘酸鉀 0. 05g/L，糖精 0. 05g/L ；
(7)、電鍍鉛用純鉛板作為陽極，經(jīng)化學(xué)鍍銀后的聚氨酯海綿作為陰極，電解液配方為氧化鉛320g/L，硼酸240g/L氫氟酸(50%)240 ml/L，蛋白胨5g/L，室溫，電流密度為2A/dm2,電鍍時間150分鐘；
上述各個步驟之間采用二級逆流漂洗工藝清洗；
(8)、切割成型將電鍍后得到的泡沫鉛材料，切割成120X150X2毫米的方塊；
(9)、涂覆負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)配方為鉛粉1000份，蒸餾水150份，硫酸(d=l. 4) 28份，短纖維I. 5份，碳黑30份；
(10)、涂膏后的極板經(jīng)72小時固化、干燥，溫度為45°C，得到微混合動力電動車用蓄電池負(fù)極板；
(11)、最后將干燥后的負(fù)極極板和普通工藝制作的正極極板配組、裝配成微混合動力電動車用蓄電池。按實(shí)施例2的制作方法所得到的電池，其正板為普通板柵制成的極板，負(fù)極極板是用泡沫鉛代替普通的板柵材料所制成的極板，在負(fù)極板的活性物質(zhì)中，添加了 3%的碳黑作為添加劑，用來改善電池的循環(huán)壽命及延緩負(fù)極板的硫酸鹽化趨勢。經(jīng)測試，電池的大電流放電性能顯著提高了 15%，負(fù)極活性物質(zhì)利用率明顯增加23%，電池的使用壽命延長了21%。實(shí)施例3
一種用于微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作步驟為
(1)、除油將200X200X2毫米的聚氨酯海綿浸泡在含氫氧化鈉4g/L、碳酸鈉20g/L、磷酸三鈉7g/L、0P-10乳化劑5g/L的混合溶液中，溫度為室溫，浸泡時間8分鐘；
(2)、粗化將除油后的聚氨酯海綿浸泡在硫酸400ml/ L和鉻酐90g / L的混合溶液中侵蝕10分鐘；
(3)、中和將粗化后的聚氨酯海綿在70g/L的氫氧化鈉溶液中浸泡10分鐘；
(4)、預(yù)浸將中和后的聚氨酯海綿，浸泡于預(yù)浸液中浸泡22分鐘，所述的預(yù)浸液為氯化亞錫60g / L和鹽酸200ml / L ；
(5)、活化將預(yù)浸后的聚氨酯海綿浸泡于活化液中，進(jìn)行活化處理25分鐘，活化液為硝酸銀10g/L、氨水(25%) 12ml/L的混合液；
(6)、化學(xué)鍍銀將活化后的聚氨酯海綿，室溫浸泡于化學(xué)鍍銀溶液中6分鐘，所述的化學(xué)鍍銀溶液為硝酸銀10g/L，氨水(25%)7ml/L，氫氧化鉀5g/L，葡萄糖7g/L，酒石酸2g/L，乙醇 80ml/L，碘酸鉀 0. 03g/L，糖精 0. 02g/L ；
(7)、電鍍鉛用純鉛板作為陽極，經(jīng)化學(xué)鍍銀后的聚氨酯海綿作為陰極，電解液配方為氧化鉛300g/L，硼酸223g/L，氫氟酸(50%)270ml/L，蛋白胨4g/L，室溫，電流密度為5A/dm2,電鍍時間100分鐘；
上述各個步驟之間采用二級逆流漂洗工藝清洗；
(8)、切割成型將電鍍后得到的泡沫鉛材料，切割成120X150X2毫米的方塊；
(9)、涂覆負(fù)極活性物質(zhì)負(fù)極活性物質(zhì)配方按重量計為鉛粉1000份，蒸餾水150份，硫酸(d=l. 4) 28份，短纖維I. 5份，碳黑30份；
(10)、涂膏后的極板經(jīng)72小時固化、干燥，溫度為45°C，得到微混合動力電動車用蓄電池負(fù)極板；
(11)、最后將干燥后的負(fù)極極板和普通工藝制作的正極極板配組、裝配成微混合動力電動車用蓄電池。按實(shí)施例3的制作方法所得到的電池，其正板為普通板柵制成的極板，負(fù)極極板是用泡沫鉛代替普通的板柵材料所制成的極板，在負(fù)極板的活性物質(zhì)中，添加了 3%的碳黑作為添加劑，用來改善電池的循環(huán)壽命及延緩負(fù)極板的硫酸鹽化趨勢。經(jīng)測試，電池的大電流放電性能顯著提高了 14. 1%，負(fù)極活性物質(zhì)利用率明顯增加23%，電池的使用壽命延長了19%。
權(quán)利要求
1.一種微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于其方法包括以下步驟 步驟I)、將聚氨酯海綿依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸、活化、化學(xué)鍍銀最后經(jīng)過電鍍鉛，得到泡沫鉛材料； 步驟2)、將上述泡沫鉛材料切割成型，涂覆負(fù)極活性物質(zhì)，其活性物質(zhì)中添加碳黑作為添加劑； 步驟3)、負(fù)極板經(jīng)固化、干燥后，和普通重力澆注法制作的正極板裝配成為成品電池。
2.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的除油步驟為將聚氨酯海綿浸泡于堿性溶液中I 10分鐘，所述堿性溶液為氫氧化鈉3 5g/L,碳酸鈉10 30g/L，磷酸三鈉5 10g/L, OP-IO乳化劑O. 5 5g/L,溫度為室溫，經(jīng)過除油處理，可以清除海綿在加工處理及運(yùn)輸過程中，吸附在海綿海綿絲表面的油污及灰塵，達(dá)到清潔海綿表面的目的。
3.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的粗化步驟為將除油后的聚氨酯海綿浸泡于強(qiáng)酸性溶液中浸蝕I 15分鐘，所述的強(qiáng)酸性溶液為硫酸100 500 ml/L和重鉻酸鉀5 50 g/L兩種的混合液或鉻酐10 100g/L和重鉻酸鉀5 50 g/L兩種的混合液或硫酸100 500 ml/L、鉻酐10 100g/L和重鉻酸鉀5 50 g/L三種的的混合液。
4.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的中和步驟為將粗化后的聚氨酯海綿于50 100 g/L氫氧化鈉溶液中浸泡I 10分鐘。
5.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的預(yù)浸步驟為將中和后的聚氨酯海綿，置于預(yù)浸溶液中浸泡15 30分鐘，所述的預(yù)浸液為氯化亞錫10 100 g/L和鹽酸20 200ml/L的混合液。
6.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的預(yù)浸步驟為所述的活化為將預(yù)浸后的聚氨酯海綿浸泡于活化液中進(jìn)行活化處理I 30分鐘，所述的活化液為硝酸銀2 10g/L、氨水(25%) 5 25 ml/L的混合液。
7.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的預(yù)浸為所述的化學(xué)鍍銀步驟為將活化后的聚氨酯海綿，浸泡于化學(xué)鍍銀溶液中3 10分鐘，所述的化學(xué)鍍銀溶液為硝酸銀2 10g/L，氨水(25%) 5 25 ml/L，氫氧化鉀I 5g/L,葡萄糖5 15g/L,酒石酸I 3g/L,乙醇50 100ml/L,碘酸鉀0. 01 0. 05g/L,糖精 0. 01 0. 05g/L。
8.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的預(yù)浸步驟為所述電鍍鉛的工藝為將經(jīng)化學(xué)鍍銀后的海綿作為陰極，將純鉛板作為陽極，電解液配方為氧化鉛280 320g/L，硼酸200 240g/L氫氟酸(50%) 240 280 ml/L，蛋白胨3 5g/L，室溫，電流密度為I 5A/dm2，電鍍時間60 150分鐘。
9.如權(quán)利要求I所述的微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于所述的預(yù)浸為所述負(fù)極活性物質(zhì)配方為鉛粉1000份，蒸餾水130 150份，硫酸(d=l. 4)20 30份，短纖維I 2份，碳黑10 30份。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種微混合動力汽車用鉛-碳電池的制作方法，其特征在于包括以下步驟步驟1)將聚氨酯海綿依次進(jìn)行除油、粗化、中和、預(yù)浸、活化、化學(xué)鍍銀最后經(jīng)過電鍍鉛，得到泡沫鉛材料；步驟2)將上述泡沫鉛材料切割成型，涂覆負(fù)極活性物質(zhì)，其活性物質(zhì)中添加碳黑作為添加劑；步驟3)負(fù)極板經(jīng)固化、干燥后，和普通重力澆注法制作的正極板裝配成為成品電池。本發(fā)明方法能大幅度提高鉛酸電池性能。
文檔編號H01M4/57GK102800898SQ20121026739
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者陳松, 楊軍 申請人:武漢銀泰科技電源股份有限公司