[发明专利]全密闭铅酸蓄电池板栅合金材料

说明书

本发明涉及一种合金材料，尤其是一种用于全密闭铅酸蓄电池的板栅合金材料。

铅酸蓄电池自问世以来已有一百多年的历史，成为当今二次电池的支柱产业之一。由于普通铅酸蓄电池需要定期维护，时常出现漏液，酸雾等问题，使其使用范围受到很大限制。为此，开发研制密闭免维护蓄电池，成为铅酸蓄电池领域的一个十分活跃的课题。铅钙合金于1930年美国贝尔实验室首先提出，在1974年美国通用汽车公司将其应用于汽车电池。然而，该合金的浇铸性能差，钙的损失严重，为此，人们又进行了大量的研究工作，开发出Pb-Ca-Sn合金，适当地提高了合金的流动性，又开发出Pb-Ca-Sn-Al合金，减少了在铸过程中钙的损失，但就目前的Pb-Ca-Sn-Al合金，仍然存在着三个主要缺点，(1)合金的机械强度低，做大型电池困难；(2)正极板栅的变形膨胀造成电池内部短路；(3)正极表面腐蚀产物的PbsO₄使电池的早期容量下降。为了克服上述三大缺陷，又有人研制出Pb-Ca-Sn-Al-Na合金，即在Pb-Ca-Sn-Al合金中加入0.01～0.02％的Na，以提高合金的机械强度，但该合金的析氢过电位下降，而且另外两个缺点也没能克服。

此外，另一种传统的铅酸蓄电池板栅合金材料Pb-Sb合金，其含锑的主要优点是在板栅与活性物质之间形成PbO₂，使电池具有优良的循环性能，一般认为不含锑的合金，会造成电池的早期容量下降，即“无锑效应”。然而，如果在Pb-Ca合金中加入Sb，会形成Ca和Sb的金属化合物，这种化合物由于具有很高的熔点而析出，不仅影响Ca的有益作用，而且会使合金的耐腐蚀性能严重下降。

本发明的目的是提出一种在Pb-Ca合金中加入Bi-Ca-Ag三元合金的方案，从而制成新型的全密闭铅酸蓄电池的板栅合金材料，以克服现有技术中存在的不足之处。

本发明的目的是这样实现的。

全密闭铅酸蓄电池的板栅合金材料是在Pb合金中，加入由Bi-Ca-Ag组成的三元合金而成。该合金材料成分(重量)为： Ca0.08-0.1％；BixGay Agz 0.05-0.1％，其中X＝0.8-0.85，可换算为Bi0.04-0.085％，y＝0.05-0.15，可换算为Ga0.0025-0.015％，z＝0.05-0.1，可换算为Ag0.0025-0.01％；Pb余量。

本发明加入铋合金代替锑。因为铋与锑同族，其性能与锑相似。但实践证明，铋的加入量及方式对合金性能影响很大，一般控制含铋量在0.14％以。另外，铋易形成低溶点共晶物，铋的加入最好是采用适当的合金。本发明是将铋制成铋镓银三元合金加入的。镓可以有效地提高合金的表面能量，从而抑制PbO₂向PbSO₄的转化。银是一种十分良好的变质剂，银的加入可以使合金元素均匀分布，而且还可以抑制Ca，Bi，Ga元素向晶界析出，使合金具有优良的耐腐蚀性能。虽然银属于贵重金属，但加入的总量很小，不会造成合金成本的太大升高。

以下给出本发明的两个实施例：

实施例1：“用普通熔化炉配制出Pb-0.08％Ca合金，其温度控制在500～510℃。用坩锅炉在400℃时配制出85％Bi-10％Ga-5％Ag三元合金，将三元合金按0.05％的比例加入到Pb-0.08％，Ca合金中，然后在500℃±10℃下，浇铸成12V38AH密闭电池板栅。

实施例2：配制出Pb-0.1％Ca合金，其温度控制在510℃。配制80％Bi-10％Ga-10％Ag三元合金，按0.1％的比例加入到Pb-0.1％Ca合金中，后在500℃下铸成12V00AH密闭电池板栅。

本发明合金料具有优良的浇铸性能，机械性能，耐腐蚀性能和较低的电阻。用该合金制成的极板，在同等条件下与普通极板相比可缩短化成时间4-5小时。用该合金制作正极板栅的表面腐蚀产物是PbO₂，克服了Pb-Ca合金由于表面腐蚀产物是PbSO₄，所造成的电池早期容量下降。用该合金制作的电池板栅，其密闭反映效率达99.7％；第三次容量达106AH，循环使用寿命高达540次(60％放电)，定压充电达到720天，均远远高于日本工业标准SBA2101-88和SBA3101-82的要求。