一种铅酸蓄电池及其锑离子吸附隔板和制备方法与流程

本发明涉及一种铅酸蓄电池及其锑离子吸附隔板和制备方法。

背景技术：

铅酸蓄电池凭借其优良的性能价格比，被广泛地应用于后备、启动、动力、储能等领域。动力领域的铅酸电池需要具有较高的循环寿命，一般采用铅锑合金作为正极板栅。但铅锑合金板栅有其固有的缺陷，在使用的过程中，正极板中的锑元素会溶解进入电解液中，随着扩散达到负极并在负极板上析出。锑的析出会引起负极析氢反应加剧，电池水分解的速率增加，最终导致电池失效。

技术实现要素：

为克服上述不足，本发明的第一个目的是提供一种铅酸蓄电池，可以吸附在溶液中的锑离子，阻止锑离子在负极板上的析出，抑制电池失水，提高电池使用寿命。为此，本发明采用以下技术方案：

一种铅酸蓄电池，包括正极板和负极板，其特征在于所述正极板中含锑，在正极板和负极板之间设置锑离子吸附隔板。

所述锑离子吸附隔板中含有能够吸附锑离子的离子交换树脂。

本发明另一个所目的是提供一种铅酸蓄电池用锑离子吸附隔板，可以吸附在溶液中的锑离子，阻止锑离子在负极板上的析出，抑制电池失水，提高电池使用寿命。为此，本发明采用以下技术方案：

一种铅酸电池用锑离子吸附隔板，其特征在于所述隔板中含有能够吸附锑离子的离子交换树脂。

所述的离子交换树脂为阳离子型交换树脂，可以是苯乙烯系、丙烯酸系树脂、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系或者脲醛系树脂的一种或多种。

所述的离子交换树脂为球状颗粒，粒径大小在0.1～1mm。

本发明再一个所目的是提供一种上述锑离子吸附隔板的制备方法。为此，本发明采用以下技术方案：

锑离子吸附隔板的制备方法，其特征在于采用超细玻璃纤维和离子交换树脂混合制浆，通过成型、干燥、分切制备锑离子吸附隔板。

其中，所述的离子交换树脂为阳离子型交换树脂，可以是苯乙烯系、丙烯酸系树脂、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系或者脲醛系树脂的一种或多种。

其中，所述的离子交换树脂形状为球状颗粒，粒径大小在0.1～1mm。

其中，所述的超细玻璃纤维直径在0.1～5μm，长度在0.5～5mm。

其中，离子交换树脂和超细玻璃纤维的质量比一般在1:10～1:100。

其中，离子交换树脂和超细玻璃纤维混合可采用搅拌法、超声波震荡法、高速剪切法的一种或多种。

其中，干燥温度为60～120℃。

本发明的优点是：采用本发明的锑离子吸附隔板可以有效吸附由正极向负极迁移的锑离子，降低负极锑元素的析出，提高析氢过电位，降低电池失水，从而提高电池使用寿命。此外，采用本发明隔板不增加隔板厚度，不影响反应离子在电池内的迁移速率，不影响电池的电化学性能。

附图说明

图1是铅酸电池用锑离子吸附隔板的制备流程示意图。

图2是发明隔板电池初期放电曲线图

图3是发明隔板电池循环寿命曲线图。

图4是发明隔板电池充电末期电流变化曲线图。

图5是发明隔板电池失水率曲线图。

图6是循环后发明隔板电池负膏锑离子含量图

具体实施方式

实施例一

将平均直径为1μm苯乙烯系离子交换树脂和直径为2μm，长度2mm的超细玻璃纤维以1:40比例混合，加入一定量的水，均匀搅拌成浆状；

待混合均匀后，抽滤除去水分，初步成型，并置于80℃烘箱中烘干；

将烘干成型的隔板，分切成需要的形状，得到铅酸电池用锑离子吸附隔板。

实施例二

将平均直径为0.5μm苯乙烯系离子交换树脂和直径为1μm，长度2mm的超细玻璃纤维以1:20比例混合，加入一定量的水，均匀搅拌成浆状；

待混合均匀后，抽滤除去水分，初步成型，并置于80℃烘箱中烘干；

将烘干成型的隔板，分切成需要的形状，得到铅酸电池用锑离子吸附隔板。

比较例

采用直径为1μm，长度2mm的超细玻璃纤维以1:20比例混合，加入一定量的水，均匀搅拌成浆状；待混合均匀后，抽滤除去水分，初步成型，并置于80℃烘箱中烘干；将烘干成型的隔板，分切成需要的形状，得到普通隔板。

分别以实施例二的发明隔板与普通隔板制备12V-20Ah电池，其中电池正极极板采用铅锑砷合金，负极采用铅钙合金。

将制备的电池以3A电流充电至电压14.7V，恒压14.7V，充电时间共计10h，10A电流放电至10.8V，为一个完整循环，进行充放电循环试验。

从图2中可以发现，采用发明隔板的电池比普通隔板电池具有相近的放电曲线，这表明添加了离子交换树脂仅吸附溶液中的有害的锑离子，而对于反应离子如H⁺离子和SO₄^2-并无影响。从图3中可以发现，采用发明隔板的电池比普通隔板电池具有更长的循环寿命，400次循环后仍然保持额定容量的97％。而普通隔板电池在循环300次以后容量已经下降为额定容量的80％，表明本发明隔板有效地吸附了锑离子，使得电池失水降低，电池容量下降。如图4所示，发明隔板电池的充电末期电流基本不变保持在0.4A左右，而普通隔板电池在循环末期的电流已经增长到0.8A左右，这意味着发明隔板电池内的析氢副反应远低于普通隔板电池，锑离子被发明隔板内的离子交换树脂吸附。图5为电池的失水率曲线，发明隔板电池的300个循环后失水率约为6.5％，而普通隔板电池失水率高达14.2％，发明隔板有效地降低了电池失水量。解剖100次、200次和300次循环电池测量负极铅膏上的锑离子含量，结果如图6所示。发明隔板电池和普通隔板电池负极铅膏锑离子含量分别为8ppm和25ppmm(100次)、15ppm和75ppm(200次)、25ppm和115ppm(300次)，发明隔板电池的负膏中锑离子含量远小于普通隔板电池，这表明隔板有效地吸附了从正极迁移过来的锑离子，降低了锑离子在负极析出的量，避免负极由于锑离子的沉积引起的析氢副反应增大，降低了电池失水，提高了电池的循环寿命。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。