[发明专利]一种改善铅酸蓄电池板栅性能的方法

说明书

一、技术领域

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

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。

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

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

本发明有以下优点：

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。

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。

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。

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

图1Pb-Sb熔体转变前合金的微观组织形态。(金相照片)

图2Pb-Sb熔体转变后合金的微观组织形态。(金相照片)

图3Pb-Sb熔体转变前的循环伏安曲线。

图4Pb-Sb熔体转变后的循环伏安曲线。

图5Pb-Sb阻抗模随频率变化的Bode图。

图6Pb-Sb相位角随频率变化的Bode图。

五、具体实施方式

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

本方法操作步骤如下：