一种改善铅酸蓄电池板栅性能的方法

摘要

一种改善铅酸蓄电池板栅性能的方法，是对板栅的原料低锑含量铅-锑二元合金的温度熔炼，具体地说就是在氮气保护下于700～900℃下保持25～35min，然后在真空条件下于1100～1300℃下保持25～35min，最后在氮气保护下于700～900℃下保持25～35min。通过温度熔炼，使之发生熔体结构转变，细化合金晶粒，从而达到提高合金电化学性能的目的。

权利要求

1.一种改善铅酸蓄电池板栅性能的方法，是对低锑含量的铅-锑二元合金的熔炼，包括熔炼、铸锭和冷却，其特征在于：所述的熔炼是锑含量为3wt％-5wt％的铅-锑二元合金的温度熔炼，首先在氮气保护下将熔融的合金继续升温至750～850℃保持25～35min，然后在真空条件下升温至1150～1250℃保持25～35min，最后在氮气保护下降至750～

850℃保持25～35min。

说明书

一种改善铅酸蓄电池板栅性能的方法

一、技术领域

[0001] 本发明提涉及一种提高铅酸蓄电池质量的方法，具体地说是一种改善铅酸蓄电池板栅性能的工艺方法。二、背景技术

[0002] 作为传导电流和支撑活性物质的板栅，自从铅蓄电池问世以来，经历了许多技术上的改进。目前铅锑合金仍是铅酸蓄电池最常用的板栅合金之一。但铅锑合金板栅有其固有的缺陷，即随着服务时间的延长，蓄电池水分解的速率增加，正极板栅腐蚀释放的锑又沉积在负极板表面，而氢在锑粒子上析出更容易。为了克服铅锑合金的缺陷，目前常使用低锑合金，低锑合金的使用相对于高锑合金，既明显降低了电池的自放电速度，又避免了因充电过量逸气而频繁加水的麻烦。目前，对铅锑合金的研究热点主要是向低锑合金中添加砷、银、硒等添加剂，消除含锑合金的缺点而保留其优点，增加其蠕变阻力和腐蚀阻抗，提高电池的深充放性能。虽然添加砷、银、硒等添加剂会使其板栅性能有所提高，改善其电化学性能，但却增加了熔炼制备生产的难度。

[0003] 近年，一些研究表明，某些二元合金熔体升温过程会发生温度诱导非连续液-液结构转变，这种转变会引起熔体物理化学性质的突变。而金属熔体的微观结构和性质对最终凝固组织的结构和性能有显著影响。三、发明内容

[0004] 本发明针对添加砷、银、硒等添加剂以改性板栅性能的缺陷，旨在提供一种新的改性方法，所要解决的技术问题是对铅-锑(Pb-Sb)二元合金通过熔体结构转变的方法进行改性。

[0005] 本发明的思路是改善板栅性能从其原料Pb-Sb二元合金着手，以熔体结构转变为切入点，通过温度熔炼，即控制Pb-Sb合金的熔炼温度，使之发生液-液结构转变，从而实现优化结构组织、提高电化学性能的目的。

[0006] 在本发明中，所述的Pb-Sb二元合金，就是目前铅酸蓄电池板栅常用的低锑二元合金，即锑含量为3wt％～5wt％(质量百分比)的Pb-Sb二元合金(下简称低锑Pb-Sb二元合金)。

[0007] 本发明的技术方案是对低锑Pb-Sb二元合金进行熔炼，包括熔炼、铸锭和冷却，与现有技术的区别是所述的熔炼是对低锑Pb-Sb二元合金的温度熔炼，这就是首先在氮气保护下，将熔融的合金继续升温至700～900℃保持25～35min，然后在真空条件下升温至1100～1300℃保持25～30min，最后在氮气保护下降至700～900℃保持25～35min。保温结束后浇铸成锭并冷却。

[0008] 在氮气保护下的首次熔炼和最后熔炼优选750～850℃下保持25～35min，在真空条件下的熔炼优选1150～1250℃下保持25～35min。

[0009] 所制备的合金锭通过压轧、拉网或其他工艺方法加工成所需的铅酸蓄电池板栅。

[0010] 本发明有以下优点：

[0011] i.本发明熔炼过程简单易操作，有利于普及，具有通用性。对于低锑Pb-Sb二元合金，通过温度熔炼在熔炼的温度区间发生液态结构转变，且这种转变是不可逆的，其对凝固组织影响显著，使凝固组织细化均匀，其凝固后的晶粒组织明显优于熔体结构转变前熔炼的合金。

[0012] ii.与常规制备方法的合金相比，本发明的合金经过高温熔炼，发生了温度诱导型的液-液结构转变，熔体结构转变能够细化合金晶粒，薄化晶界，减少晶体缺陷。见附图1，2。

[0013] iii.与常规制备方法的Pb-Sb合金相比，本发明合金的循环伏安特性有明显提高。锑的氧化量明显降低，减少失水，同时氧化铅和硫酸铅的还原过程更为容易，有利于电池反应的进行。见附图3，4。

[0014] iv.本发明的合金晶体结构更为均匀，晶界变薄，形成的阳极钝化膜稳定性增强，在很大程度上解决了铅酸蓄电池铅锑合金板栅中锑的溶解和迁移问题。从而提高了合金的耐腐蚀性。见附图5，6。四、附图说明

[0015] 图1Pb-Sb熔体转变前合金的微观组织形态。(金相照片)

[0016] 图2Pb-Sb熔体转变后合金的微观组织形态。(金相照片)

[0017] 图3Pb-Sb熔体转变前的循环伏安曲线。

[0018] 图4Pb-Sb熔体转变后的循环伏安曲线。

[0019] 图5Pb-Sb阻抗模随频率变化的Bode图。

[0020] 图6Pb-Sb相位角随频率变化的Bode图。五、具体实施方式

[0021] 取Pb-Sb二元合金，Sb含量3wt％-wt5％，余为Pb和难以避免的杂质。

[0022] 本方法操作步骤如下：

[0023] i.在氮气保护下，将上述合金投入熔炼炉中升温至800℃熔炼并保温半小时，确保合金熔化混合均匀。

[0024] ii.然后抽真空至10-2帕(Pa)并升温至1200℃保温半小时。

[0025] iii.最后充氮放空并降温至800℃，在氮气保护下保温半小时，并浇铸成锭。

[0026] 制备的合金锭可以通过压轧、拉网或其他加工方式加工成所需的板栅等。