阅读说明：本技术 加速蓄电池电极表面气体脱附、扩散的方法及蓄电池 (Method for accelerating desorption and diffusion of gas on surface of storage battery electrode and storage battery ) 是由 刘小锋 邓超龙 张仁银 孟刚 徐建刚 夏诗忠 刘长来 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：一种加速蓄电池电极表面气体脱附、扩散的方法及制备的蓄电池,进行阀控蓄电池极板涂填时在极板的铅膏表面涂覆一层玻璃纤维薄膜；在配置阀控蓄电池硫酸电解液时添加占电解液量的10ppm-200ppm的AT-470有机硅消泡剂,并添加硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种；阀控铅酸蓄电池的安全阀开阀压力为20kpa-50kpa。与现有技术相比,本发明减少气体在活性物质内部及电极表面的吸附,避免析出的气体在电极表面富集形成较大的气泡,减少气泡从电解液中溢出,提高了阀控铅酸蓄电池的大电流放电性能(低温大电流放电10s电压提升0.15-0.20V),并降低电池失水(60℃水损耗测试失水量降低约50%)。(A method for accelerating the desorption and diffusion of gas on the surface of a storage battery electrode and a prepared storage battery are disclosed, wherein a layer of glass fiber film is coated on the surface of lead paste of a polar plate when the polar plate of a valve-controlled storage battery is coated and filled; adding an AT-470 organic silicon defoaming agent accounting for 10-200 ppm of the electrolyte amount and one or two of sodium sulfate and potassium sulfate when preparing a sulfuric acid electrolyte of a valve-regulated storage battery; the valve opening pressure of a safety valve of the valve-regulated lead-acid storage battery is 20-50 kpa. Compared with the prior art, the adsorption of gas in the active substance and on the surface of the electrode is reduced, the separated gas is prevented from being enriched on the surface of the electrode to form larger bubbles, the bubbles are prevented from overflowing from the electrolyte, the high-current discharge performance of the valve-controlled lead-acid storage battery is improved (the voltage is increased by 0.15-0.20V by 10s of low-temperature high-current discharge), and the water loss of the battery is reduced (the water loss is reduced by about 50% in a 60 ℃ water loss test).)

加速蓄电池电极表面气体脱附、扩散的方法及蓄电池

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种加速阀控铅酸蓄电池电极表面气体脱附及扩散的方法，和用该方法制备的阀控铅酸蓄电池。

背景技术

在电池充电或浮充电过程中，铅酸蓄电池的正极活性物质和负极活性物质均会释放出气体，正极活性物质析出氧气，负极活性物质析出氢气。这些析出的气体在活性物质内部及电极表面聚集，聚集到一定的程度，由于气泡自身的浮力从电极表面脱离并从电解液中溢出。目前铅酸蓄电池的极板在生产制造时，使用木浆涂板纸粘附于涂填铅膏的极板表面，充电或浮充电过程中，吸附在活性物质内部或电极表面的大量微小气泡，由于电极表面涂板纸的存在，使得析出的气体并不能有效地脱附扩散，尤其是析出的氧气不能有效地扩散到负极被还原，气泡聚集变大，从液面溢出，导致电池失水增快。当蓄电池进行大电流放电时，这些气泡占据了活性物质的表面积，减少了活性物质直接参与电化学反应的有效面积，同时大量微小气泡的存在阻滞电解液的扩散，从而影响了蓄电池的大电流放电性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加速阀控铅酸蓄电池电极表面气体脱附及扩散的方法，该方法可有效改善阀控铅酸蓄电池的大电流放电性能和水损耗性能。

本发明的目的还在于提供上述方法制备的阀控铅酸蓄电池。

本发明的上述目的是通过如下技术方案得以实现的：进行阀控蓄电池极板涂填时在极板的铅膏表面涂覆一层玻璃纤维薄膜；在配置阀控蓄电池硫酸电解液时添加占电解液量的10ppm-200ppm的有机硅消泡剂，并添加硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种；阀控铅酸蓄电池的安全阀开阀压力为20kpa-50kpa。

本发明在铅膏合制完成后，进行极板涂填时，分别在正、负极板的铅膏表面涂覆一层0.1~0.5mm玻璃纤维薄膜，正、负极板分别固化干燥后，将正、负极板及AGM隔板装配成干荷电池；在硫酸电解液中添加占电解液量的10ppm-200ppm的有机硅消泡剂；占电解液量的0.20%-1.0%的硫酸钠或/和0.25%-1.00%的硫酸钾，硫酸钠与硫酸钾的总添加量不低于0.70%，不高于1.3%，电解液中添加有机硅消泡剂、硫酸钾、硫酸钠后混合均匀，将电解液加入干荷电池中进行化成，化成后电解液密度在1.30-1.32g/ml；化成后将开阀压力为20-50kpa、闭阀压力为15-45kpa的安全阀安装在注酸孔上，制备成阀控铅酸蓄电池。

本发明所述玻璃纤维薄膜在10kpa下的厚度为0.1mm-0.5mm，玻璃纤维薄膜的表观孔率不低于93%。

本发明所述的安全阀闭阀压力比开阀压力低5-10kpa，且闭阀压力的值最低不低于15kpa。

本发明所述有机硅消泡剂为AT-470有机硅消泡剂（为佛山市南海大田化学有限公司生产的产品）。

与传统技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明使用玻璃纤维薄膜替代木浆涂板纸涂覆极板表面，使活性物质中或电极表面析出的气体更容易沿着玻璃纤维及玻璃纤维间的空隙扩散至电解液及隔板中，减少气体在活性物质内部及电极表面的吸附。

2）本发明在电解液中添加耐酸表面活性剂，避免析出的气体在电极表面富集形成较大的气泡，减少气泡从电解液中溢出。

3）本发明通过控制开闭阀压力保证蓄电池内部的压力，减缓气体从电解液中溢出，促进正极析出的氧气更有效到达负极进行复合，进一步地使负极电极电位正移，在减少正极氧气溢出电解液面的同时，也减少了负极的氢气析出。

通过上述有效措施，提高阀控铅酸蓄电池的大电流放电性能（低温大电流放电10s电压提升0.15-0.20V），并降低电池失水（60℃水损耗测试失水量降低约50%）。

具体实施方式

本发明的实施例中没有描述的地方属于公知的现有技术。

实施例1

本实施例制作60AhAGM起停电池，在铅膏合制完成后，进行极板涂填时，分别在正、负极板的铅膏表面涂覆一层0.15mm玻璃纤维薄膜，正、负极板分别固化干燥后，将正负极板及AGM隔板装配成干荷电池；在硫酸电解液中添加占硫酸电解液总量的30ppm的AT-470有机硅消泡剂（为佛山市南海大田化学有限公司的产品）及1%的硫酸钠（均为质量比例），并混合均匀，将电解液加入干荷电池中进行化成，化成后电解液密度在1.30-1.32g/ml范围内；化成后将开阀压力为30kpa、闭阀压力为20kpa的安全阀安装在注酸孔上，制备成成品电池。然后进行低温性能及水耗测试，并与对比样品的测试结果进行对比。

对比例1样品：在铅膏合制完成后，进行极板涂填时，分别在正、负极板的铅膏表面涂覆一层0.03mm木浆涂填纸，正、负极板分别固化干燥后，将正负极板及AGM隔板装配成干荷电池；硫酸电解液中1%的硫酸钠（均为质量比例），不添加AT-470有机消泡剂，将电解液混合均匀后加入干荷电池中进行化成，化成后电解液密度在1.30-1.32g/ml范围内；化成后将开阀压力为15kpa、闭阀压力为8kpa的安全阀安装在注酸孔上，制备成成品电池。

测试方法：

20小时率容量（C20）测试：电池充电结束后，在25±2℃温度条件下（水浴），以3A电流连续放电至电池端电压为10.5V，记录放出的电量。

低温起动测试：电池充电结束后，在室温下静止至少20-96小时，然后将电池存放在温度为（-18±1）℃的低温箱内，至少存放24个小时。然后将蓄电池从低温箱内取出，在两分钟内以660A电流放电10s，停顿10s后，以396A电流放电，直到放电终止电压降到6.00V为止。记录在以660A放电的10s后的端电压，及低温起动测试总放电量。

水耗测试：电池充电结束后，称出外部干燥的电池重量（要精确到±1g）。然后使电池在（60±2）℃的温度条件下（水浴），用恒压（14.4±0.05）V，充电12周。然后，把电池擦干并称重，记录重量损失。

测试性能对比：如测试性能对比表所示，实施例的电池低温起动性能及水耗性能明显优于对比样件。

实施例2

本实施例制作60AhAGM起停电池，在铅膏合制完成后，进行极板涂填时，分别在正、负极板的铅膏表面涂覆一层0.15mm玻璃纤维薄膜，正、负极板分别固化干燥后，将正负极板及AGM隔板装配成干荷电池；在硫酸电解液中添加占硫酸电解液总量的50ppm的AT-470有机消泡剂及1%的硫酸钾（均为质量比例），并混合均匀，将电解液加入干荷电池中进行化成，化成后电解液密度在1.30-1.32g/ml范围内；化成后将开阀压力为30kpa、闭阀压力为20kpa的安全阀安装在注酸孔上，制备成成品电池。然后进行低温性能及水耗测试，并与对比样品的测试结果进行对比。

对比例2样品：在铅膏合制完成后，进行极板涂填时，分别在正、负极板的铅膏表面涂覆一层0.03mm木浆涂填纸，正、负极板分别固化干燥后，将正负极板及AGM隔板装配成干荷电池；硫酸电解液中1%的硫酸钾（均为质量比例），不添加AT-470有机消泡剂，将电解液混合均匀后加入干荷电池中进行化成，化成后电解液密度在1.30-1.32g/ml范围内；化成后将开阀压力为15kpa、闭阀压力为8kpa的安全阀安装在注酸孔上，制备成成品电池。

测试方法：

20小时率容量（C20）测试：电池充电结束后，在25±2℃温度条件下（水浴），以3A电流连续放电至电池端电压为10.5V，记录放出的电量。

低温起动测试：电池充电结束后，在室温下静止至少20-96小时，然后将电池存放在温度为（-18±1）℃的低温箱内，至少存放24个小时。然后将蓄电池从低温箱内取出，在两分钟内以660A电流放电10s，停顿10s后，以396A电流放电，直到放电终止电压降到6.00V为止。记录在以660A放电的10s后的端电压，及低温起动测试总放电量。

水耗测试：电池充电结束后，称出外部干燥的电池重量（要精确到±1g）。然后使电池在（60±2）℃的温度条件下（水浴），用恒压（14.4±0.05）V，充电12周。然后，把电池擦干并称重，记录重量损失。

如表1所示，实施例1、实施例2的电池低温起动性能及水耗性能明显优于对比样件。

表1 测试性能对比表

测试项目	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					C20容量（Ah）	61.56	61.23	62.11	61.52
低温起动（V/Ah）	7.795/13.48	7.803/13.55	7.602/13.19	7.611/13.25
					C20容量（Ah）	62.94	63.03	63.04	62.12
低温起动（V/Ah）	7.723/13.32	7.767/13.40	7.576/13.06	7.573/13.22
					水损耗（g/A）	0.73	0.68	1.60	1.75

以上对本发明实施例所提供的一种加速阀控铅酸蓄电池电极表面气体脱附及扩散的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。