专利名称：纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池的制造工艺。
现有的铅蓄电池，包括铅酸蓄电池和硷性蓄电池，它们均有广泛的应用。前者包括机房用固定式直流电源，如防酸隔爆式蓄电池，和车辆起动、照明、通讯用移动式铅酸蓄电池和密封铅蓄电池；后者有铁镍蓄电池、镉镍蓄电池、银锌蓄电池、锂电池和氢镍电池诸多系列。它们的结构相类似，都由正负极板、电池槽、隔离物和电解液组成，极板浸于电解液之中。由于电极和电解液间所起的化学变化，使两极板之间产生电位差，于是利用该电位差可以对外进行供电。在供电过程中实现从化学能到电能的转换。实际上，铅蓄电池的充放电过程就是其极板与电解液间的化学反应过程，也是化学能和电能之间可逆的变化过程。处于电化学反应中起决定作用的是所含的活性物质或者其制品。这种活性物质对于铅酸电池而言就是铅粉，即用铅的氧化物—氧化铅或四氧化三铅，以稀硫酸混和成铅膏，放在稀硫酸中进行电解。另外，极板中通过设有的板栅起导电、分布、支撑活性物质的作用。其间，如能使活性物质与电解液有尽量多的接触机会，就可以提高活性物质的利用率。所以，如果极板能具备更好的多孔性，也就可以使电解液的浓度变化减小，也就能提高蓄电池的充、放电性能。而在本主题内的应用尚未见有文献记载。
本发明的目的是要提供一种纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法。采用添加纳米硅基氧化物，改进涂膏式极板的微细结构，制成高性能极板，使铅蓄电池的整体性能获得提高。
本发明基于在涂膏配方中将纳米级的硅基氧化物粉末加入铅粉内，而后制成高性能极板的基本方法，和“双硫酸盐化理论”关于铅蓄电池的成流反应，即涂膏式电极反应和电池反应。反应式如下
取一定细度的铅粉置入密封容器内，按重量比加入纳米硅基氧化物物料充分搅拌混合，再装入和膏机中加入硫酸和其他辅料制成极扳用的泥膏，接着进行涂膏，将铅膏填涂在板栅上，下面是滚压制成生极板，浸酸处理固化，送干燥达到干燥要求，化成，化成时在极板上的活性物质形成为二氧化铅和绒状铅，最后集群或包覆，送装配。本案方法的要点是在极板的粉膏中加入了纳米硅基氧化物物料配方。所说的纳米硅基氧化物，最低要求其原始粒径＜100nm，比表面积＞300m2/g。以下给出具体的配方实施例。
实施例1涂膏式正极板铅膏改性配方铅粉 850±50KGNMSiO2-x100±50KG硫酸(密度1.070kg/L)37L(或密度1.100kg/L)30L其中NMSiO2-x，采用本厂生产销售的MNIP牌号产品，相对取值范围较宽，效果良好。
实施例2负极板铅膏改性配方A.铅粉 225±15KGNMSiO2-x25±15KG硫酸钡 1.0-1.5KG腐殖酸 2.5-3.0KG松香 0.075KG硫酸(密度1.07kg/L) 37L(或密度1.100kg/L) 30LB.铅粉 225±15KGNMSiO2-x25±15KG硫酸钡 1.0-1.5KG腐殖酸 1.75-2.25KGα-羟基β-荼酸 0.75KG硫酸(密度1.070kg/L)37L(或密度1.100kg/L) 30L实施例2中负极板铅膏改性配方用于小于3mm厚度的汽车用及摩托车用的铅酸蓄电池负极板，并用于干式荷电负极板。
其中参加反应的HSO4-为带负电的“硫酸-氢根”，它是多价酸H2OS4在水溶液中电离时首先产生的。
从上述反应式看出，充电硫酸不仅传导电流，而且参加电池反应。可以通过用比重计测量硫酸的密度，来判断铅蓄电池荷电状态。因此涂膏式极板及其活性物质的结构性质、最大有效表面积所蓄硫酸的量和密度对干铅蓄电池蓄电量大小起着主要作用。
本发明的纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，按照常规工艺制成包括正负极板、电池槽、隔离物和电解液的铅蓄电池，其特征在于所说的极板是由粉末状活性物质的铅粉和纳米硅基氧化物制成的涂膏式粉末多孔极板；在铅膏配制过程中，加水和酸液之前加入纳米硅基氧化物，并充分拌匀，然后依传统制作正极板、负极板，其中按重量比粉末状活性物质的铅粉 90-98.5％纳米硅基氧化物1.5-10％。
所说的铅粉细度为10μm-20μm。
所说的纳米硅基氧化物，其平均粒径为10±5nm。
所说的纳米硅基氧化物为NMSiO2-x，x所指的氧原子配位短缺数为0.4-0.8。
本发明的积极效果由于在铅粉中加入纳米硅基氧化物，它以球磨后细度10μm-20μm的铅粉(pbo2)为核心，外表面包覆着纳米硅基氧化物(NMSiO2-x)的纳米级粉末，降低了铅粉的自氧化度，减轻了由此引起的极板发生裂纹、寿命短方面的质量问题。同时，包覆在外的有高氧化度的纳米硅基氧化物纳米级粉末，搅和后介入在电极反应的粉末状活性物质内，改变铅膏的密度和配比，提高了活性物质的利用率；纳米硅基氧化物纳米级粉末具有大于铅粉300％的吸酸能力，这就增加了硫酸的容量和增强了硫酸对活性物质的渗透作用，促进了硫酸在铅蓄电池内的成流反应。从而使它的大电流起动性能得到明显提高，试验表明，它可以有效减低蓄电池的自放电量，增加达20％的蓄电容量。
纳米硅基氧化物材料可从市场购备。其外形为絮状和网状的颗粒结构，表面存在大量不饱和的残键及不同键合状态的羟基，分子式为SiO2-x，X值为0.4-0.8。它的平均粒径为10±5nm，活性比表面积为640-700m2/g，纯度＞99％，物相为非晶态。
改性铅蓄电池的生产工艺与常规方法相类似(以铅酸蓄电池为例)包括基本结构件及其组件的制作或购备，然后进行装配，加酸，封装。其中极板的制作为
权利要求
1.一种纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，按照常规工艺制成包括正负极板、电池槽、隔离物和电解液的铅蓄电池，其特征在于所说的极板是由粉末状活性物质的铅粉和纳米硅基氧化物制成的涂膏式粉末多孔极板；在铅膏配制过程中，加水和酸液之前加入纳米硅基氧化物，并充分拌匀，然后依传统制作正极板、负极板，其中按重量比粉末状活性物质的铅粉为 90-98.5％纳米硅基氧化物为1.5-10％。
2.根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，其特征在于所说铅粉的细度为10μm-20μm。
3.根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，其特征在于所说的纳米硅基氧化物，其原始粒径＜100nm，比表面积＞300m2/g。
4.根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，其特征在于所说的纳米硅基氧化物，其平均粒径为10±5nm。
5.根据权利要求1所述的纳米硅基氧化物改性铅蓄电池的制造方法，其特征在于所说的纳米硅基氧化物为NMSiO2-x，x所指的氧原子配位短缺数为0.4-0.8。
全文摘要
本发明公开了一种利用纳米硅基氧化物制造铅蓄电池(极板)的方法,该铅蓄电池的极板是由粉末状活性物质的铅粉和纳米硅基氧化物制成的涂膏式粉末多孔极板,即在极板的粉膏中按铅粉90－98.5%,纳米硅基氧化物1.5－10%的重量比制作铅膏。它可以有效减低降低铅粉的自氧化度和蓄电池的自放电量,增加达20%的蓄电容量,减轻极板裂纹、延长寿命。特别适合于铅酸蓄电池中的应用。
文档编号H01M4/20GK1337751SQ00122188
公开日2002年2月27日 申请日期2000年8月4日 优先权日2000年8月4日
发明者黄海, 刘景春, 关君正 申请人:舟山明日纳米材料有限公司