提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法与流程

本发明属于铅酸蓄电池，具体涉及一种提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法。

背景技术：

1、随着风能和太阳能等可再生资源的迅速发展，世界各地对电网储能规模的需求继续增加。电网规模的储能有助于促进可再生能源的发展，并为电网提供辅助服务。阀控式铅酸电池仍是备用设备中常见的电化学储能系统，与其他类型的二次电池相比，铅酸电池能量成本低、材料可循环使用、安全系数高，广泛地应用于通信设备、电力系统、国防军工、工业设备等领域。环境温度是决定电池系统循环寿命的重要参数之一，电池循环性能在25℃左右表现最佳，当环境温度高于45℃时，铅酸电池相比其他类型电池老化速度更快，电极和栅极材料的退化导致电池循环寿命缩短。高温环境对电池造成的不良影响主要包括：自放电反应加剧，电解质损耗，电极表面活性物质脱落，栅极腐蚀，正极材料pbo2机械强度下降；此外，正极表面的活性物质颗粒脱落到电解质中可能加速栅极腐蚀过程，加深负极接线片的缺陷程度。因此，有必要开发一种提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法。

2、许多学者不断地尝试，分别在负极活性材料中掺杂微量十二烷基硫酸钠改性多壁碳纳米管、橘皮衍生活性炭等，来提高提高铅酸电池的高倍率部分充电性能，但引入碳材料会增加后期电池回收的难度，也会导致铅碳电池中的析氢反应会加剧，使得硫酸电解液不断失水干涸，影响电池内部的电化学反应和性能；再者负极加入碳材料的比例还没有一个相对比较规范的衡量标准。因此，开发一种简单可靠的方法来提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，包括以下步骤：

3、s1：将73.9～94.3重量份铅粉、5.7～26.1重量份正极辅料进行和膏，在和膏机中搅拌20分钟，加入10～15重量份水搅拌10分钟，加入3～10重量份质量分数为36％的硫酸并搅拌均匀，得到铅膏；

4、s2：将s1得到的铅膏涂于板栅上，然后辊压，得到极板；

5、s3：将s2制得的极板放到质量分数为29％硫酸溶液中浸泡30分钟后取出，之后将极板固化，然后组装成铅酸蓄电池。

6、进一步地，所述铅粉由α-pbo2粉末和β-pbo2粉末以5:3重量比例混合而成。

7、进一步地，所述α-pbo2粉末的制备方法：将含有1mol/lpb(no3)2、2mol/lnaoh以及1mol/lna2s2o8的混合溶液超声震荡10min，在30℃下机械搅拌3h，将沉淀物离心分离后，反复洗涤至中性，在40℃下鼓风干燥10h得到。

8、进一步地，所述β-pbo2粉末的制备方法：将含有1mol/lpb(no3)2、10mol/lnaoh以及1mol/lna2s2o8的混合溶液超声振荡5min，在70℃下机械搅拌6h，离心分离后，将沉淀物反复洗涤至中性，最后在40℃下鼓风干燥10h下得到。

9、进一步地，所述正极辅料由重量份为0.5～20红丹、0.1～0.3炭材料、0.4～0.6碳纤维、1.4～1.6石墨烯、2.4～2.5硫酸锡、0.9～1.1铋的组分组成。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

11、1.本发明通过增加铅酸蓄电池正极板中α-pbo2含量提升极端工况下的性能，在高温大电流试验工况下，铅酸蓄电池的正极极板和板栅电势分布的不均匀性加剧，造成电池寿命衰减加快，具有较高α-pbo2的铅酸蓄电池在极端条件下的剩余容量较高，极板物质完整度较好，能提高电池的高温大电流耐受性，同时也能起到良好的支撑作用，为电化学反应创造合适的环境。

12、2.由α-pbo2粉末和β-pbo2粉末复合得到的铅粉，与其他正极辅料经过和膏工艺得到铅膏，涂附在板栅上，辊压得到极板，极板经过浸酸，加快固化，而且pbso4层相对牢固，减少粉尘，优化生产环境。

13、3.正极辅料中，红丹加速正极板化成过程，炭材料提高正极铅膏材料的导电性，碳纤维缓解由pbo2电极在充放电过程中产生的体积变化大而引起的变形问题，石墨烯增加活性材料的利用率，提高电池容量，硫酸锡改善正极活性固体物质在高导电率及在高倍率放电下的利用率，铋减少活性物质体积和孔隙率的变化，减小体积变化产生的应力，对活性物质结构保持稳定起到良好的作用；各组分与铅粉以本发明比例复配，并按照本发明工艺制得的铅酸蓄电池，经过试验，在高低温极端工况下，能够保持良好性能。

技术特征：

1.一种提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，其特征在于，所述铅粉由α-pbo2粉末和β-pbo2粉末以5:3重量比例混合而成。

3.根据权利要求2所述提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，其特征在于，所述α-pbo2粉末的制备方法：将含有1mol/lpb(no3)2、2mol/lnaoh以及1mol/lna2s2o8的混合溶液超声震荡10min，在30℃下机械搅拌3h，将沉淀物离心分离后，反复洗涤至中性，在40℃下鼓风干燥10h得到。

4.根据权利要求2所述提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，其特征在于，所述β-pbo2粉末的制备方法：将含有1mol/lpb(no3)2、10mol/lnaoh以及1mol/lna2s2o8的混合溶液超声振荡5min，在70℃下机械搅拌6h，离心分离后，将沉淀物反复洗涤至中性，最后在40℃下鼓风干燥10h下得到。

5.根据权利要求1所述提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，其特征在于，所述正极辅料由重量份为0.5～20红丹、0.1～0.3炭材料、0.4～0.6碳纤维、1.4～1.6石墨烯、2.4～2.5硫酸锡、0.9～1.1铋的组分组成。

技术总结
本发明涉及一种提升极端工况下铅酸蓄电池性能的方法，属于铅酸蓄电池技术领域，其包括以下步骤：S1：将73.9～94.3重量份铅粉、5.7～26.1重量份正极辅料进行和膏，在和膏机中搅拌20分钟，加入10～15重量份水搅拌10分钟，加入3～10重量份质量分数为36％的硫酸并搅拌均匀，得到铅膏；S2：将S1得到的铅膏涂于板栅上，然后辊压，得到极板；S3：将S2制得的极板放到质量分数为29％硫酸溶液中浸泡30分钟后取出，之后将极板固化，然后组装成铅酸蓄电池。本发明通过增加铅酸蓄电池正极板中α‑PbO<subgt;2</subgt;含量提升极端工况下的性能，能够改善特殊环境下铅酸蓄电池的运行状态。

技术研发人员：孔圣立,刘超,韩伟,黄小川,赵光金,刘磊,段文岩,董锐锋,苏海涛,库永恒,金阳,李笑宇,乔利红,蔡得雨,黄太昱
受保护的技术使用者：国网河南省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13