本發明屬于蓄電池,具體的涉及一種深循環牽引蓄電池正極板的制備工藝。
背景技術:
1、深循環牽引蓄電池(deep?cycle?traction?battery)是一種專為頻繁充放電循環設計的電池,廣泛應用于電動叉車、高爾夫球車、電動游覽車、礦山設備等需要長時間持續供電的場合。正極板是這種電池的核心組成部分之一,直接影響電池的性能、壽命和安全性。
2、正極板的特點和優勢有:高循環壽命,如深循環能力:深循環牽引蓄電池正極板經過特殊設計,能夠在頻繁的充放電循環中保持穩定的性能。與普通鉛酸電池相比,深循環電池的正極板具有更高的抗粉化能力和更長的使用壽命。抗粉化設計:正極板的活性物質在充放電過程中會發生體積變化,導致粉化現象。通過優化活性物質的配方和基板結構,深循環電池的正極板能夠有效減少粉化,延長電池的循環壽命。高能量密度,如優化的活性物質:深循環牽引蓄電池正極板采用了高純度的二氧化鉛和先進的添加劑技術,提高了活性物質的利用率,從而增加了電池的能量密度。這使得電池在相同體積下能夠提供更多的電量,適用于長時間運行的設備。高效的導電網絡:通過優化基板的結構和導電路徑,深循環電池的正極板能夠實現更快的電子傳輸和離子擴散,提高了電池的充放電效率。良好的高溫穩定性,如耐熱性能:深循環牽引蓄電池正極板經過特殊處理,能夠在高溫環境下保持穩定的性能。高溫會導致電池內部的化學反應加速,增加自放電率和腐蝕風險。通過使用耐高溫的添加劑和基板材料,深循環電池的正極板能夠在較高溫度下正常工作,減少了溫度對電池性能的影響。抗硫酸鹽化:在高溫環境下,正極板容易發生硫酸鹽化現象,導致電池容量下降。通過優化活性物質的配方和充放電管理,深循環電池的正極板能夠有效抑制硫酸鹽化的發生,延長電池的使用壽命。低自放電率,如鉛鈣合金基板:使用鉛鈣合金作為基板材料可以顯著降低電池的自放電率。自放電是指電池在不使用時自行放電的現象,過高的自放電率會縮短電池的儲存時間和使用壽命。鉛鈣合金基板具有較低的自放電率,適用于長時間儲存和備用電源應用。
3、盡管深循環牽引蓄電池正極板在設計和性能上已經取得了顯著的進步,但在實際應用中仍然存在一些缺點。如在頻繁的充放電循環過程中,正極板上的二氧化鉛會發生體積變化,導致活性物質逐漸從基板上脫落,形成粉末狀物質,稱為“粉化”;還有硫酸鹽化、自放電率高、高溫環境下性能下降等問題,影響電池的壽命、效率和可靠性。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種深循環牽引蓄電池正極板的制備工藝,通過以鉛粉、硫酸及組合的添加劑得到正極鉛膏,再涂覆在預處理過的正板柵上,得到的正極板能夠降低活性物質密度迅速下降以及分離脫落,抑制電池放電容量的快速衰減。
2、為了實現上述目的,本發明提供以下技術方案:
3、一種深循環牽引蓄電池正極板,包括正極板柵和正極鉛膏,所述正極鉛膏涂覆在正極板柵表面;以重量份數計,所述正極鉛膏包括150-300份鉛粉、8-12份硫酸溶液、0.1-0.5份三氧化二銻、0.2-0.5份硫酸亞錫、2-6份紅丹25-50份和0.05-0.15份短纖維。
4、優選的,所述硫酸溶液的質量分數為15-25%;所述短纖維為聚酯短纖維。
5、優選的,還包括0.5-1份氟硅酸鎂溶液和0.02-0.08份石墨烯復合物;所述氟硅酸鎂溶液為氟硅酸鎂晶體與純水以質量比為1:1-2制得;所述石墨烯復合物為石墨烯負載氧化鐵和氧化鈷。
6、優選的,所述正極鉛膏視比重為4.5-5.5g/cm3。
7、一種深循環牽引蓄電池正極板的制備工藝,包括如下步驟:
8、s1:將正極板柵預處理,備用;
9、s2:將150-300份鉛粉和0.1-0.5份三氧化二銻、0.2-0.5份硫酸亞錫、2-6份紅丹25-50份、0.05-0.15份短纖維、0.02-0.08份石墨烯復合物進行干混,獲得預混料;
10、s3:在攪拌下向預混料中依次加入8-12份硫酸溶液和0.5-1份氟硅酸鎂溶液進行濕混反應,獲得正極鉛膏;
11、s4:將干燥正板柵用正極鉛膏涂板后進行固化干燥,得到正生板;
12、s5:將正生板進行化成得到深循環牽引蓄電池正極板。
13、優選的,步驟s1中預處理具體步驟為:將正板柵使用蒸餾水浸泡洗滌30-60s;使用質量分數為30-40%的乙醇溶液浸泡20-30s。
14、優選的,步驟s2中所述石墨烯復合物的制備過程為:取15-25份石墨烯、2-4份質量分數為5-8%的氯化鐵水溶液、1-3份質量分數為10-15%的氯化鈷水溶液和60-80份乙醇溶液混合,在溫度60-80℃向其加入1-3份質量分數為4-7%的氫氧化鈉水溶液,攪拌反應40-60min;過濾干燥后在溫度500-700℃焙燒5-10min,得到石墨烯復合物。
15、優選的,步驟s3中濕混反應的溫度40-50℃,以速率500-700r/min攪拌反應35-55min。
16、優選的,步驟s4中固化干燥步驟分三個階段:第一階段干燥溫度為30-40℃,濕度≥90%,干燥時間3-4h;第二階段干燥溫度為40-50℃,干燥時間7-9h;第三階段干燥溫度為75-85℃,干燥時間10-12h。
17、優選的,步驟s5中一次恒電位1.3-1.4v,充電30-40min;充電電路靜置20-30min;二次恒電位為1.2-1.3v,充電30-40min;充電電路靜置20min-30min;三次恒電位1.2-1.3v,充電時間30-40min。
18、三氧化二銻為白色或微黃色粉末,無味;熔點656℃,密度5.2?g/cm3(20℃),幾乎不溶于水,但可溶于酸和堿;在常溫下穩定,但在高溫下容易與還原劑反應生成金屬銻或低價態的氧化物;通常以單斜晶系存在,但也可能形成其他晶型,它是一種重要的無機化合物,廣泛應用于多個行業,特別是在阻燃劑、玻璃、陶瓷和電子材料等領域。
19、紅丹(red?lead),化學名稱為四氧化三鉛,為深紅色或橙紅色粉末,具有金屬光澤;熔點500℃,密度9.1?g/cm3(20℃),幾乎不溶于水,但可溶于酸(如硝酸、鹽酸)和堿。
20、氟硅酸鎂通常為白色或淡黃色結晶粉末,有時呈塊狀;熔點約850℃(分解);密度:2.36?g/cm3(20℃);微溶于水,易溶于酸(如鹽酸、硫酸),不溶于乙醇;在常溫下相對穩定,但在高溫下容易分解,生成二氧化硅(sio2)、氟化氫(hf)和氧化鎂(mgo);晶體結構:氟硅酸鎂屬于六方晶系,具有復雜的晶體結構,其中硅原子和氟原子形成四面體結構,鎂離子位于這些四面體之間的空隙中。
21、與現有技術相比,本發明的優點和有益效果為:
22、本發明以鉛粉、硫酸溶液、三氧化二銻、硫酸亞錫、紅丹和短纖維、氟硅酸鎂和石墨烯復合物等成分制備正極鉛膏;在充放電過程中,利用上述成分協同作用提供更多的電子傳輸路徑,減少電阻,從而提高電池的充放電效率;通過調節電解液的離子濃度,促進硫酸根離子和氫離子的遷移,間接提高電池的導電性;形成穩定的界面層,防止活性物質在充放電過程中發生體積變化,更進一步保持良好的導電性;同時石墨烯復合物在正極鉛膏中形成三維導電網絡,增強活性物質之間的電子傳遞,減少局部電流密度不均勻的問題,防止活性物質粉化。