专利名称：直升飞机便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池的制作方法
技术领域：
直升飞机包括军用直升飞机、民用直升飞机一直采用铅酸蓄电池作为其起动电源，主要是因为铅酸蓄电池的性能稳定、安全可靠。然而随着国防现代化的要求，直升飞机的性能不断提高，要求其起动电池的性能必须提高。为此研制新型的高能量全密闭铅酸蓄电池有着重要的意义。本发明属于新型能源领域。
背景技术：
普通铅酸蓄电池由于其重量比能量低、体积大，而严重影响在直升飞机上的使用。锂离子电池、密闭镍-氢化物电池由于其安全性能，而难以应用在军用直升飞机上，如锂离子电池的原材料多为极其活泼的易燃物质，安全问题难以解决。密闭镍-氢化物电池由于在循环若干次后，其内压可达到2-3kg/cm3，负极的贮氢合金粉含有大量稀土元素，本身就易燃，在大量贮氢后，易燃性更为增加。镍-镉电池由于其镉是有素元素，在生产制造及应用过程中，都会严重影响环境(欧、美已严禁镍-镉电池生产)，为此提供安全、可靠、稳定性高能铅酸蓄电池的性能，提高其重量比能量，减小体积，就成为直升飞机选择要求安全性能极高的应用场所的首选电池。本发明就是为完成这一要求而设计的。该电池的正极板栅合金材料、负极板栅合金材料、正极板活性物质组合物、负极板活性物质组合物、电解液的组成都作了重大改进。该电池的体积仅为目前采用电池体积的1/2左右，重量仅为目前采用电池重量的58％，电池的起动性能大大提高，可直接起动战斗直升飞机20架次，远远超过备用电源要求连续起动3架次直升飞机的标准要求。受到航空兵及地方航空使用单位的好评。
发明内容
正极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Ca或Nax＝0.01～0.1％；B＝Na2S4y＝0.01～0.2％；C＝As g＝0.01～0.2％；D＝Bi或Sbu＝0.01～0.5％；E＝Sn或Tlq＝0.01～0.8％；F＝Cu或Znw＝0.001～0.5％；G＝Ag t＝0.01～0.1％；H＝Al或Sia＝0.01～0.1％；其中A、B、C作为合金材料的强化剂，D、E、F、G、H作为合金材料的变质剂。
负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq其中A＝Cax＝0.01～0.2％；B＝Sn或Zn y＝0.01～0.8％；
C＝Al或Sig＝0.01～0.5％；D＝In和Ga和Ag合金 u＝0.001～0.1％；其中In和Ga和Ag合金的比例为In80％、Ga12％、Ag8％。
E＝Bi q＝0.001～0.2％。
正极活性物质组合物的组分为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+Ax+By+Cg+Du+Eq其中A＝PTFE x＝0.01～0.5％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.01～0.2％；C＝异性石墨 g＝0.01～0.5％；D＝晴纶短纤维u＝0.01～0.5％；E＝ZrO2q＝0.01～0.08％。
负极活性物质组合物的组分为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+Ax+By+Cg+Du+Eq+Ft其中A＝BaSO4x＝0.01～0.5％；B＝腐植酸或木糖醇y＝0.01～0.5％；C＝α·β萘酸g＝0.01～0.5％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的)u＝0.01～0.3％；E＝扩散剂N q＝0.01～0.08％；F＝欧特拉文W t＝0.01～0.08％。
电池的电解液比重为1.29～1.31g/cm3的H2SO4溶液。
按照上述合金材料配方制成的正、负极板栅合金材料通过铸板炉熔化后，生产出正、负极板栅，再将正、负极活性物质组合物，按照国际通用的合膏机、涂板机完成生极板的制造，通过固化、化成、装配成直升飞机便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池。
具体实施例方式实施例选用一号纯铅，成份为含Pb99.996％，杂质含量＜0.004％，其中Fe含量＜0.002％；选用纯度为99.6％的工业分析纯硫酸，比重为1.96g/cm3；选用超细玻璃纤维隔膜，厚度为0.6mm和0.4mm；选用ABS工程塑料外壳，阻燃系数≥28％(LOZ≥28％)；电池制作步骤如下1)正极板栅的制造，将99.996％的纯铅在加热炉熔化，加入合金元素，其组成为Pb+0.1％Ca+0.2％Na2S4+0.2％As+0.5％Sb+0.01％Sn+0.5％Zn+0.1％Ag+0.1％Al，铸成12V28AH直升飞机起动电池的正极板栅。
2)正极板的生产，将磨好的Pb粉放入合膏机中，加入活性物质组合物，其组成为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+0.5％PTFE+0.2％二羟基磷酸钠+0.5％异性石墨+0.01％晴纶短纤维+0.01％ZrO2，用涂板机将合好的铅膏涂入铸好的正极板栅上，通过固化、化成成为正极板。
3)负极板栅的制造，将99.996％的纯铅在加热炉熔化，加入合金元素，其组成为Pb+0.2％Ca+0.01％Sn+0.01％Si+0.1％In和Ga和Ag合金+0.001％Bi，铸成12V28AH直升飞机起动电池的负极板栅。
4)负极板的生产，将磨好的Pb粉放入合膏机中，加入活性物质组合物，其组成为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+0.5％BaSO4+0.01％木糖醇+0.01％α·β萘酸+0.3％复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的)+0.01％扩散剂N+0.01％欧特拉文W，用涂板机将合好的铅膏涂入铸好的负极板栅上，通过固化、化成成为负极板。
5)将已生产好的正负极板进行装配，然后注入电解液，电解液比重为1.29g/cm3的H2SO4溶液。
6)将已注液的电池进行检测，其检测结果为
权利要求
1.一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于该电池的正极板栅合金材料、负极板栅合金材料、正极板活性物质组合物、负极板活性物质组合物、电解液的组成；正极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Ca或Na x＝0.01～0.1％；B＝Na2S4y＝0.01～0.2％；C＝As g＝0.01～0.2％；D＝Bi或Sb u＝0.01～0.5％；E＝Sn或Tl q＝0.01～0.8％；F＝Cu或Zn w＝0.001～0.5％；G＝Ag t＝0.01～0.1％；H＝Al或Si a＝0.01～0.1％；其中A、B、C作为合金材料的强化剂，D、E、F、G、H作为合金材料的变质剂；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq其中A＝Ca x＝0.01～0.2％；B＝Sn或Zn y＝0.01～0.8％；C＝Al或Si g＝0.01～0.5％；D＝In和Ga和Ag合金 u＝0.001～0.1％；其中In和Ga和Ag合金的比例为In80％，Ga12％，Ag8％；E＝Bi q＝0.001～0.2％；正极活性物质组合物的组分为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+Ax+By+Cg+Du+Eq其中A＝PTFE x＝0.01～0.5％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.01～0.2％；C＝异性石墨 g＝0.01～0.5％；D＝晴纶短纤维 u＝0.01～0.5％；E＝ZrO2q＝0.01～0.08％；负极活性物质组合物的组分为Pb粉+1.22g/cm3的H2SO4溶液+Ax+By+Cg+Du+Eq+Ft其中A＝BaSO4x＝0.01～0.5％；B＝腐植酸或木糖醇 y＝0.01～0.5％；C＝α·β萘酸 g＝0.01～0.5％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的) u＝0.01～0.3％；E＝扩散剂N q＝0.01～0.08％；F＝欧特拉文W t＝0.01～0.08％；电池的电解液比重为1.29～1.31g/cm3的H2SO4溶液；按照上述合金材料配方制成的正、负极板栅合金材料通过铸板炉熔化后，生产出正、负极板栅，再将正、负极活性物质，按照国际通用的合膏机、涂板机完成生极板的制造，通过固化、化成、装配成直升飞机便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池。
2.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca x＝0.01～0.1％；D＝Bi u＝0.01～0.5％；E＝Sn q＝0.01～0.8％；F＝Cu w＝0.001～0.5％；H＝Al a＝0.01～0.1％；负极板栅合金材料的组成为其中B＝Sn y＝0.01～0.8％；C＝Al g＝0.01～0.5％。
3.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Nax＝0.01～0.1％；D＝Sbu＝0.01～0.5％；E＝Tlq＝0.01～0.8％；F＝Znw＝0.001～0.5％；H＝Sia＝0.01～0.1％；负极板栅合金材料的组成为其中B＝Zny＝0.01～0.8％；C＝Sig＝0.01～0.5％；负极活性物质组合物的组分为其中B＝木糖醇 y＝0.01～0.5％。
4.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Cax＝0.01～0.1％；D＝Sbu＝0.01～0.5％；E＝Snq＝0.01～0.8％；F＝Znw＝0.001～0.5％；H＝Ala＝0.01～0.1％；负极板栅合金材料的组成为其中B＝Sny＝0.01～0.8％；C＝Sig＝0.01～0.5％；负极活性物质组合物的组分为其中B＝木糖醇 y＝0.02～0.5％。
5.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Na x＝0.01～0.1％；D＝Bi u＝0.01～0.2％；E＝Tl q＝0.01～0.8％；F＝Cu w＝0.001～0.5％；H＝Si a＝0.01～0.1％；负极板栅合金材料的组成为其中B＝Zn y＝0.01～0.8％；C＝Al g＝0.01～0.5％；负极活性物质组合物的组分为其中B＝木糖醇 y＝0.03～0.5％。
6.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca或Na x＝0.01～0.05％；B＝Na2S4y＝0.01～0.1％；C＝As g＝0.01～0.1％；D＝Bi或Sb u＝0.01～0.25％；E＝Sn或Tl q＝0.01～0.4％；F＝Cu或Zn w＝0.001～0.25％；G＝Ag t＝0.01～0.05％；H＝Al或Si a＝0.01～0.05％；负极板栅合金材料的组成为其中A＝Cax＝0.01～0.1％；B＝Sn或Zn y＝0.01～0.4％；C＝Al或Si g＝0.01～0.25％；D＝In和Ga和Ag合金u＝0.001～0.05％；E＝Biq＝0.001～0.1％；正极活性物质组合物的组分为其中A＝PTFE x＝0.01～0.25％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.01～0.1％；C＝异性石墨 g＝0.01～0.25％；D＝晴纶短纤维u＝0.01～0.25％；E＝ZrO2q＝0.01～0.04％；负极活性物质组合物的组分为其中A＝BaSO4x＝0.01～0.25％；B＝腐植酸或木糖醇 y＝0.01～0.25％；C＝α·β萘酸 g＝0.01～0.25％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的) u＝0.01～0.15％；E＝扩散剂N q＝0.01～0.04％；F＝欧特拉文Wt＝0.01～0.04％。
7.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca或Nax＝0.01～0.025％；B＝Na2S4y＝0.01～0.05％；C＝As g＝0.01～0.05％；D＝Bi或Sbu＝0.01～0.15％；E＝Sn或Tlq＝0.01～0.2％；F＝Cu或Znw＝0.001～0.15％；G＝Ag t＝0.01～0.025％；H＝Al或Si a＝0.01～0.025％；负极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca x＝0.01～0.05％；B＝Sn或Zn y＝0.01～0.2％；C＝Al或Si g＝0.01～0.15％；D＝In和Ga和Ag合金 u＝0.001～0.025％；E＝Bi q＝0.001～0.05％；正极活性物质组合物的组分为其中A＝PTFE x＝0.01～0.15％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.01～0.05％；C＝异性石墨 g＝0.01～0.15％；D＝晴纶短纤维 u＝0.01～0.15％；E＝ZrO2q＝0.01～0.02％；负极活性物质组合物的组分为其中A＝BaSO4x＝0.01～0.15％；B＝腐植酸或木糖醇 y＝0.01～0.15％；C＝α·β萘酸 g＝0.01～0.15％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的) u＝0.01～0.08％；E＝扩散剂Nq＝0.01～0.02％；F＝欧特拉文W t＝0.01～0.02％。
8.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca或Na x＝0.05～0.1％；B＝Na2S4y＝0.1～0.15％；C＝As g＝0.1～0.15％；D＝Bi或Sb u＝0.25～0.5％；E＝Sn或Tl q＝0.4～0.8％；F＝Cu或Zn w＝0.25～0.5％；G＝Ag t＝0.01～0.025％；H＝Al或Si a＝0.01～0.025％；负极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca x＝0.1～0.2％；B＝Sn或Zn y＝0.4～0.8％；C＝Al或Si g＝0.25～0.5％；D＝In和Ga和Ag合金 u＝0.05～0.1％；E＝Bi q＝0.1～0.2％；正极活性物质组合物的组分为其中A＝PTFE x＝0.25～0.5％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.1～0.2％；C＝异性石墨 g＝0.25～0.5％；D＝晴纶短纤维u＝0.25～0.5％；E＝ZrO2q＝0.04～0.08％；负极活性物质组合物的组分为其中A＝BaSO4x＝0.25～0.5％；B＝木糖醇y＝0.25～0.5％；C＝α·β萘酸g＝0.25～0.5％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的) u＝0.15～0.3％；E＝扩散剂N q＝0.04～0.08％；F＝欧特拉文W t＝0.04～0.08％。
9.按照权利要求1所述的一种直升飞机应用的便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池，其特性在于正极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca或Na x＝0.075～0.1％；B＝Na2S4y＝0.15～0.2％；C＝As g＝0.1～0.2％；D＝Bi或Sb u＝0.25～0.4％；E＝Sn或Tl q＝0.6～0.8％；F＝Cu或Zn w＝0.25～0.4％；G＝Ag t＝0.05～0.075％；H＝Al或Si a＝0.05～0.075％；负极板栅合金材料的组成为其中A＝Ca x＝0.1～0.15％；B＝Sn或Zn y＝0.4～0.6％；C＝Al或Si g＝0.25～0.35％；D＝In和Ga和Ag合金 u＝0.05～0.07％；E＝Bi q＝0.1～0.15％；正极活性物质组合物组分为其中A＝PTFE x＝0.25～0.35％；B＝二羟基磷酸钠 y＝0.1～0.15％；C＝异性石墨 g＝0.25～0.35％；D＝晴纶短纤维 u＝0.25～0.35％；E＝ZrO2q＝0.04～0.06％；负极活性物质组合物的组分为其中A＝BaSO4x＝0.25～0.35％；B＝腐植酸 y＝0.25～0.35％；C＝α·β萘酸 g＝0.25～0.35％；D＝复合鞣剂(由锆和铝的化合物形成的) u＝0.15～0.2％；E＝扩散剂N q＝0.04～0.06％；F＝欧特拉文Wt＝0.04～0.06％。
全文摘要
本发明提出一种直升飞机便携式地面起动电源系统用高能量全密闭铅酸蓄电池。该电池以其体积小、重量轻，成为直升飞机便携式起动电源。该电池的体积仅为目前采用电池体积的1/2左右，重量仅为目前采用电池重量的58％，电池的起动性能大大提高，可直接起动战斗直升飞机20架次，远远超过备用电源要求连续起动3架次直升飞机的标准要求。受到航空兵及地方航空使用单位的好评。
文档编号H01M4/62GK1960041SQ200610076170
公开日2007年5月9日 申请日期2006年4月28日 优先权日2006年4月28日
发明者陈有孝 申请人:天津市豪升新能源技术研究所, 温雅国