一种冲网板栅用铅基合金及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体地来说，涉及一种冲网板栅用铅基合金及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，为实现蓄电池的无镉化和无砷化，电动助力车的蓄电池正极板的板栅合金已经由铅锑镉合金调整为铅钙锡铝或铅钙稀土合金；然而，调整为新合金后，部分电池出现了初期容量下降的现象，蓄电池在50个寿命循环内容量急剧下降，电池寿命终止，尤其是高温环境下，该种现象更加明显。
3.经通过对该种现象的研究分析发现，出现该种问题的原因是正极板的板栅与活性物质之间形成了一层高阻抗的物质，该种物质是介于氧化铅和二氧化铅之间的致密氧化层，该氧化层通过正常的充放电不能完全消除，由于该氧化层的存在，使得蓄电池的内阻增加，活性物质产生的电能不能很好的通过板栅导出，最终导致蓄电池容量下降。同时，经尝试采用铅锑锡银合金、铅炭合金、铅锑铜合金等合金后，仍然没有解决该问题。
4.公开号为cn109196688a的专利文献公开铅基合金和相关方法和产物，文中提出“铅基合金，以合金总重量百分比计包含0.0030％至0.0900％铋，0.0010％至0.0300％锑，0.0010％至0.0300％砷和0.0010％至0.0100％锡，其中该合金含有以重量计总计小于0.0010％(10ppm)的碲、硒、镍、铜、钼、锰、钴和铬”。该现有技术中铅基合金除铅以外的主要组分仍然包括砷，同时也解决不了避免板栅与活性物质之间形成高阻抗的氧化层从而导致蓄电池初期容量衰减的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种冲网板栅用铅基合金及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提到的在保证蓄电池的无镉化和无砷化的基础上，由铅基合金所制备的正极板的板栅与活性物质之间形成了一层高阻抗的物质，该种物质是介于氧化铅和二氧化铅之间的致密氧化层，该氧化层通过正常的充放电不能完全消除，由于该氧化层的存在，使得蓄电池的内阻增加，活性物质产生的电能不能很好的通过板栅导出，最终导致蓄电池容量下降，使用寿命短的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种冲网板栅用铅基合金，由以下质量百分比的组分配制而成：锰0.8
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1.5%、碲0.1
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0.3%、钴0.05
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0.1%、硒0.05
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0.3%，其余为电解铅；其中，所述锰为纯度99.9%以上的电解锰片，所述碲为纯度99.99%以上的碲颗粒，所述钴为纯度99.99%以上的钴片，所述硒为纯度99.99%以上的硒颗粒，所述铅为纯度99.994%以上的电解铅锭。
7.该冲网板栅用铅基合金的具体制备步骤如下：将配方量的电解铅添加到合金配制炉中，加热熔化，当铅液温度达到600℃时，打捞掉浮在铅液表面的氧化渣，继续加热至650—700℃，开启搅拌，使铅液形成旋涡；搅拌稳
定后，将配方量的金属锰片、碲颗粒、钴片、硒颗粒添加到合金配制炉中，继续搅拌30
‑
40分钟，使其混合均匀，制备得到铅基合金，光谱检验合格后，将铅基合金浇铸成铅合金锭。
8.本发明还提供了上述冲网板栅用铅基合金在制备正极板上的应用，具体应用方法如下：1）将上述浇铸而成的铅合金锭加入到铅炉中，控制铅炉温度420
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500℃，直至铅合金锭完全熔化；2）将熔化后的铅液流入连铸连轧设备，经过多级辊压，形成厚度为0.7
‑
0.8mm的铅合金带；3）通过喷砂工艺制备而成的辊压模具，对铅合金带进行表面粗糙度处理，使铅合金带的表面粗糙度ra达到15
‑
25；4）根据需要制备的板栅的结构设计好冲网的模具，并将铅合金带通过冲网设备加工成相应的板栅，所述板栅包括板栅组件、以及对称连接于板栅组件上下两端的导轨条，所述板栅组件包括上下平行且错位设置的两个板栅组，所述板栅组均设有多个并列排布的小片板栅，所述小片板栅沿导轨条的长度方向设置，上下对应的两个所述小片板栅之间均分别连接有呈z字形结构的工艺极耳，所述小片板栅包括栅格、沿栅格周沿设置的边框、以及设置在边框一边的极耳，所述小片板栅通过极耳与相邻的导轨条连接；5）通过连续涂板设备在板栅上均匀的填涂上正极活性物质，并通过覆膜、辊剪、表面干燥、极板叠片固化，制备得到正极板。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中铅、锰、碲、钴、硒元素均可起到提高铅基合金特性的功效：铅为合金的基体；锰的添加可以有效改善板栅在充放电循环过程中表面腐蚀层的化学组成，充电形成的高价锰离子可促使氧化铅向二氧化铅转化，从而使板栅腐蚀截面的主要化学成分转化为具有良好导电性的二氧化铅，最终改善活性物质与板栅的接触电阻；碲和硒的添加可细化铅基合金的晶粒，使铅基合金具有较好的延展性和抗蠕变性，以利于铅基合金后续的加工应用；钴的加入可提高铅基合金的电化学耐腐蚀性；2、采用本发明的合金配方以及制备方法制备的正极板，具有良好的电化学耐腐蚀性，同时可以抑制蓄电池在充放电过程中导致的板栅表面高阻抗层的形成，解决蓄电池的初期容量衰减问题，进一步延长蓄电池的深循环使用寿命；3、本发明中在正极板的制备过程中进行表面粗糙度处理，可以利用粗糙的表面提高活性物质与板栅的接触面积，从而提高活性物质与板栅直接的结合力，最终进一步降低板栅与活性物质之间的接触电阻；4、本发明中板栅组的排列方式、以及导轨条和工艺极耳的设置，使得板栅的后续裁切更为方便，定位更为准确。
附图说明
10.图1为本发明板栅的结构示意图。
11.图中：1、导轨条，2、板栅组，3、小片板栅，31、栅格，32、边框，33、极耳，4、工艺极耳。
具体实施方式
12.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述。
13.实施例1铅基合金的制备：将980.5kg的纯度99.994%以上的电解铅添加到合金配制炉中，加热熔化，当铅液温度达到600℃时，打捞掉浮在铅液表面的氧化渣，继续加热至650—700℃，开启搅拌，使铅液形成旋涡；搅拌稳定后，将15kg的纯度99.9%以上的金属锰片、3kg的纯度99.99%以上的碲颗粒、1kg的纯度99.99%以上的钴片、0.5kg的纯度99.99%以上的硒颗粒添加到合金配制炉中，继续搅拌30
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40分钟，使其混合均匀，制备得到铅基合金，光谱检验合格后，将铅基合金浇铸成铅合金锭；正极板的制备：1）将上述制得的铅合金锭加入到铅炉中，控制铅炉温度420
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500℃，直至铅合金锭完全熔化；2）将熔化后的铅液流入连铸连轧设备，经过多级辊压，形成厚度为0.7
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0.8mm的铅合金带；3）通过喷砂工艺制备而成的辊压模具，对铅合金带进行表面粗糙度处理，使铅合金带的表面粗糙度ra达到15
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25；4）根据图1所示的板栅的结构设计好冲网的模具，并将铅合金带通过冲网设备加工成相应的板栅；该板栅包括板栅组件、以及对称连接于板栅组件上下两端的导轨条1，板栅组件包括上下平行且错位设置的两个板栅组2，板栅组2均设有八个并列排布的小片板栅3，小片板栅3沿导轨条1的长度方向设置，上下对应的两个小片板栅3之间均分别连接有呈z字形结构的工艺极耳4，小片板栅3由栅格31、沿栅格31周沿设置的边框32、以及设置在边框32一边的极耳33组成，小片板栅3通过极耳33与相邻的导轨条1连接；5）通过连续涂板设备在板栅上均匀的填涂上正极活性物质，并通过覆膜、辊剪、表面干燥、极板叠片固化，制备得到成品正极板。
14.实施例2本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不一致，即：电解铅的质量为984.5kg，金属锰片的质量为10 kg，碲颗粒的质量为2 kg，钴片的质量为1.5kg，硒颗粒的质量为2kg。
15.实施例3本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不一致，即：电解铅的质量为987.5kg，金属锰片的质量为8kg，碲颗粒的质量为1 kg，钴片的质量为0.5kg，硒颗粒的质量为3kg。
16.实施例4本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不一致，即：电解铅的质量为982.7kg，金属锰片的质量为13kg，碲颗粒的质量为2.5 kg，钴片的质量为0.8kg，硒颗粒的质量为1kg。
17.实施例5本实施例的制备方法与实施例1一致，仅配方量不一致，即：电解铅的质量为982.3kg，金属锰片的质量为12kg，碲颗粒的质量为1.5 kg，钴片的质量为1.2kg，硒颗粒的
质量为3kg。