专利名称：战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池的制作方法
技术领域：
随着我国军队的现代化建设的不断发展，空军已成为现代化军队不可缺少的兵种，在保卫祖国领空、保卫祖国安全方面起着越来越重要的作用。然而无论是战斗机还是轰炸机的地面起动一直沿用普通型的铅酸蓄电池。近年来，战斗机、轰炸机的性能不断提高，为此，要求为之配套的起动型铅酸蓄电池的性能也应不断提高，才能满足现代化战斗机、轰炸机的要求。该项目属于国防现代化建设领域。
背景技术：
战斗机、轰炸机起动用铅酸蓄电池是空军部队不可缺少的装备，但电池没有被归纳为军队的置式装备领域。原有的带有部队编号的电池生产厂也多改为地方编制，因此在战斗机、轰炸机起动电池研究生产方面相对落后，不能满足现代化空军战斗机、轰炸机对电池的特殊的高标准要求，为此研制、生产战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池，以满足新型战斗机、轰炸机的需要，有着重要的实战意义。
现在空军部队战斗机、轰炸机的起动电池采用的是2V500Ah普通铅酸蓄电池，28只电池串联使用，战斗机、轰炸机起动电压为56V，起动电流为2500A。现在使用的普通铅酸蓄电池存在着以下主要缺点1)重量大，每只电池重达42kg，重量比能量低，一般为20～25Wh/kg；2)体积大；3)充电时产生酸雾，不仅污染环境，而且危害战士的身体健康；4)电池漏液，在电池的运输过程中，溢出硫酸电解液，污染环境、腐蚀部件、危害战士的身体健康；5)电池容量低，一般仅能够达到电池标称容量的106％～108％；6)大电流放电性能不佳，常温状态下，2500A放电时间仅为150秒左右；7)低温起动性能不佳，在-40℃条件下，2500A放电时间仅为30秒左右。由于上述原因，研制、生产空军战斗机、轰炸机起动用高能量全密闭铅酸蓄电池是非常必要的。
发明内容
本发明提出一种战斗机、轰炸机起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。完全克服了现在所用普通铅酸蓄电池的缺点。电池的各项指标优异。本发明目的是这样实现的1)电池实现全密闭，密闭反应效率达到99.97％。为此电池的负极板栅采用析氢过电位高的新型铅钙板栅合金材料，负极板栅合金的组分为Pb+0.04～0.06％Ca+0.3～0.6％Sn+0.01～0.03％Al+0.01～0.05％Cu+0.01～0.02％Se+0.1～0.15％Bi+0.01～0.03％Ce。该材料降低了钙含量，从常规的0.09～0.12％降至0.04～0.06％。2)负极活性物质组合物，其组分为Pb粉+H2SO4电解液+0.05～0.3％硫酸钡(超细化)+0.05～0.3％腐植酸+0.05～0.3％α·β萘酸+0.02～0.08％扩散剂N+0.01～0.05％欧特拉文W；以保证电池在超低温条件下的放电。电池的正极板栅合金材料采用超低锑铅基合金材料，其具体组分为Pb+0.4～0.8％Sb+0.04～0.06％Bi+0.1～0.12％As+0.02～0.08％Na+0.01～0.02％S+0.02～0.05％Ce+0.02～0.03％Ag+0.05～0.3％Sn。该合金材料不仅具有相当高的机械性能，最重要的是该合金材料具有很好的耐腐蚀性能，其腐蚀电流仅为4.9×10-9mmg/d·mm2；尤其是该材料控制了极板表面的腐蚀产物，为导电性好的PbO2从而克服了“电池早期容量下降”这一国际电池界的难题。为保证电池的大容量，正极活性物质组合物为Pb粉+H2SO4电解液+0.01～0.8％ZrO2+0.08～0.1％异性石墨+0.01～0.5％PTFE+0.01～0.2％Na2SO4；采用国际通用的合膏机，将正、负极活性物质制成铅膏，采用通用的铸板设备铸成正、负极板栅，将正、负极涂于正、负极板栅上，制成电池用正、负极极板，经过96h固化，采用电池界通用的三节段化成后，组装电池。电解液的组分为64％的H2SO4溶液+体积百分比为1％的磷酸+重量百分比0.01～0.015％Na2SO4+重量百分比0.01～0.012％CdSO4。电池的隔板采用含硼的玻璃纤维隔膜，外壳采用ABS工程塑料。
按照上述材料生产的2V500Ah战斗机、轰炸机用地面起动高能量全密闭铅酸蓄电池，经检测电池的综合指标达到国际领先水平。
具体实施例方式实施例生产2V500Ah战斗机、轰炸机用地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池1)用铅合金铸板炉将2000kg含量为99.996％的纯铅熔化，温度升至520℃，加入10kg分析纯Sb、加入1.2kg分析纯Bi、加入2kg分析纯As、加入1.4kg分析纯Na、加入300g分析纯S、加入400g分析纯Ce、加入400g分析纯Ag和2kg分析纯Sn，搅拌均匀后，铸成2V500Ah的正极板栅。
2)在合膏机中加入2000kg铅粉，铅粉氧化度为78％，加入比重为1.22g/cm3的硫酸溶液150L，加入1.2kg的1200目的ZrO2粉末、加入2kg1200目的异性石墨、加入1kgPTFE、加入3kgNa2SO4，在合膏机中搅拌35分钟，用纯水将铅膏视比重调至为4.3g/cm3。
3)将正极铅膏涂于正极板栅上，制成正极极板。
4)用铅合金铸板炉将2000kg含量为99.996％的纯铅熔化，温度升至520℃，加入1200g分析纯Ca、加入8kg分析纯Sn、加入400g分析纯Al、加入400g分析纯Cu、加入300g分析纯Se，加入2kg分析纯Bi，加入400g分析纯Ce，搅拌均匀后，铸成2V500Ah的负极板栅。
5)在合膏机中加入2000kg铅粉，铅粉氧化度为80％，加入比重为1.22g/cm3的硫酸溶液68L，加入4kg硫酸钡、加入5kg腐植酸、加入4.8kgα·β萘酸、加入400g扩散剂N、加入400g欧特拉文W，在合膏机中搅拌35分钟，用纯水将铅膏视比重调至为4.2g/cm3。
6)将负极铅膏涂于负极板栅上，制成负极极板。
7)将正负极板放入固化室进行96h固化。
8)将固化后的正负极板进行30h的化成处理，化成后将正负极板修整，组装成2V500Ah电池。
9)组装后的电池加入比重为1.29g/cm3的电解液，电解液中加入体积百分比1％的磷酸、加入重量百分比0.01％的Na2SO4、加入重量百分比0.01％的CdSO4。
10)将注液后的电池进行检测，其主要测试结果如下检测试验单位由中国信息产业部电池检测中心检测时间2002年10月22日
权利要求
1.一种战斗机、轰炸机应用的地面起动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＝Sb x＝0.4～0.8％；B＝Bi y＝0.04～0.06％；C＝As g＝0.1～0.12％；D＝Na u＝0.02～0.08％；E＝S q＝0.01～0.02％；F＝Ce w＝0.02～0.05％；G＝Ag t＝0.02～0.03％；H＝Sn a＝0.05～0.3％；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt其中A＝Ca x＝0.04～0.06％；B＝Sn y＝0.3～0.6％；C＝Al g＝0.01～0.03％；D＝Cu u＝0.01～0.05％；E＝Se q＝0.01～0.02％；F＝Bi w＝0.1～0.15％；G＝Ce t＝0.01～0.03％；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其中A＝ZrO2x＝0.01～0.8％；B＝异性石墨y＝0.08～0.1％；C＝PTFEg＝0.01～0.5％；D＝Na2SO4u＝0.01～0.2％；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其中A＝硫酸钡 x＝0.05～0.3％；B＝腐植酸 y＝0.05～0.3％；C＝a·β萘酸 g＝0.05～0.3％；D＝扩散剂N u＝0.02～0.08％；E＝欧特拉文W q＝0.01～0.05％；电解液的组分为64％H2SO4溶液+体积配比为1％磷酸+Ax+By其中A＝Na2SO4x＝0.01～0.015％；B＝CdSO4y＝0.01～0.012％；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、装配成战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。
2.按照权利要求1所述的一种战斗机、轰炸机地面起动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Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Sb x＝0.4～0.5％；B＝Bi y＝0.04～0.05％；C＝As g＝0.1～0.11％；D＝Na u＝0.02～0.04％；E＝S q＝0.01～0.015％；F＝Ce w＝0.02～0.03％；G＝Ag t＝0.02～0.025％；H＝Sn a＝0.05～0.1％；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt其中A＝Ca x＝0.04～0.05％；B＝Sn y＝0.3～0.4％；C＝Al g＝0.01～0.02％；D＝Cu u＝0.01～0.02％；E＝Se q＝0.01～0.015％；F＝Bi w＝0.1～0.11％；G＝Ce t＝0.01～0.02％；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其中A＝ZrO2x＝0.01～0.04％；B＝异性石墨y＝0.08～0.09％；C＝PTFEg＝0.01～0.02％；D＝Na2SO4u＝0.01～0.1％；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其中A＝硫酸钡 x＝0.2～0.25％；B＝腐植酸 y＝0.2～0.25％；C＝a·β萘酸 g＝0.2～0.25％；D＝扩散剂N u＝0.02～0.08％；E＝欧特拉文Wq＝0.01～0.02％；电解液的组分为64％H2SO4溶液+体积配比为1％磷酸+Ax+By其中A＝Na2SO4x＝0.01～0.011％；B＝CdSO4y＝0.01～0.011％；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、装配成战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。
3.按照权利要求1所述的一种战斗机、轰炸机地面起动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Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Sb x＝0.5～0.8％；B＝Bi y＝0.05～0.06％；C＝As g＝0.1～0.11％；D＝Na u＝0.04～0.08％；E＝S q＝0.015～0.02％；F＝Ce w＝0.03～0.05％；G＝Ag t＝0.025～0.03％；H＝Sn a＝0.05～0.2％；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt其中A＝Ca x＝0.05～0.06％；B＝Sn y＝0.4～0.6％；C＝Al g＝0.02～0.03％；D＝Cu u＝0.01～0.03％；E＝Se q＝0.015～0.02％；F＝Bi w＝0.11～0.15％；G＝Ce t＝0.02～0.03％；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其中A＝ZrO2x＝0.04～0.08％；B＝异性石墨y＝0.09～0.1％；C＝PTFEg＝0.01～0.03％；D＝Na2SO4u＝0.011～0.2％；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其中A＝硫酸钡 x＝0.25～0.3％；B＝腐植酸 y＝0.25～0.3％；C＝a·β萘酸 g＝0.25～0.3％；D＝扩散剂N u＝0.02～0.08％；E＝欧特拉文W q＝0.02～0.05％；电解液的组分为64％H2SO4溶液+体积配比为1％磷酸+Ax+By其中A＝Na2SO4x＝0.011～0.015％；B＝CdSO4y＝0.011～0.012％；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、装配成战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。
4.按照权利要求1所述的一种战斗机、轰炸机地面起动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Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Sb x＝0.4～0.45％；B＝Bi y＝0.04～0.045％；C＝As g＝0.1～0.11％；D＝Na u＝0.04～0.06％；E＝S q＝0.01～0.012％；F＝Ce w＝0.03～0.04％；G＝Ag t＝0.02～0.0275％；H＝Sn a＝0.05～0.15％；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt其中A＝Ca x＝0.04～0.045％；B＝Sn y＝0.3～0.5％；C＝Al g＝0.01～0.015％；D＝Cu u＝0.01～0.04％；E＝Se q＝0.01～0.017％；F＝Bi W＝0.1～0.12％；G＝Ce t＝0.02～0.03％；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其中A＝ZrO2x＝0.04～0.06％；B＝异性石墨y＝0.08～0.085％；C＝PTFEg＝0.01～0.04％；D＝Na2SO4u＝0.01～0.15％；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其中A＝硫酸钡 x＝0.2～0.27％；B＝腐植酸 y＝0.2～0.27％；C＝a·β萘酸 g＝0.2～0.27％；D＝扩散剂N u＝0.02～0.04％；E＝欧特拉文W q＝0.02～0.03％；电解液的组分为64％H2SO4溶液+体积配比为1％磷酸+Ax+By其中A＝Na2SO4x＝0.012～0.015％；B＝CdSO4y＝0.01～0.011％；加入电解液的数量为每安时9克；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、装配成战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。
5.按照权利要求1所述的一种战斗机、轰炸机地面起动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Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt+Ha其中A＝Sb x＝0.6％；B＝Bi y＝0.05％；C＝As g＝0.11％；D＝Na u＝0.05％；E＝S q＝0.01％；F＝Ce w＝0.04％；G＝Ag t＝0.02％；H＝Sn a＝0.2％；负极板栅合金材料的组成为Pb+Ax+By+Cg+Du+Eq+Fw+Gt其中A＝Ca x＝0.05％；B＝Sn y＝0.5％；C＝Al g＝0.02％；D＝Cu u＝0.02％；E＝Se q＝0.015％；F＝Bi w＝0.1％；G＝Ce t＝0.02％；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其中A＝ZrO2x＝0.06％；B＝异性石墨y＝0.1％；C＝PTFEg＝0.05％；D＝Na2SO4u＝0.01％；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其中A＝硫酸钡 x＝0.25％；B＝腐植酸 y＝0.25％；C＝a·β萘酸 g＝0.2％；D＝扩散剂N u＝0.05％；E＝欧特拉文W q＝0.03％；电解液的组分为64％H2SO4溶液+体积配比为1％磷酸+Ax+By其中A＝Na2SO4x＝0.012％；B＝CdSO4y＝0.01％；加电解液的数量为每安时9克；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、装配成战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。
全文摘要
本发明提出一种战斗机、轰炸机地面起动用高能量全密闭铅酸蓄电池。该电池实现了全密闭、免维护，使用温度范围为－45℃～+70℃。2V500AH起动型高能量全密闭铅酸蓄电池在－40℃条件下，2500A放电达到152秒。25℃条件下，2500A放电时间达到463秒。+50℃条件下，2500A放电时间达到579秒。该电池的实际容量为标称容量的164.16％，重量比能量达到50WH/kg。该电池具有优良的一致性，单体电池的误差为0.01～0.02V，确保电池在串联使用时的稳定性和可靠性。
文档编号H01M4/36GK1949566SQ20061007617
公开日2007年4月18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:陈有孝