专利名称：用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及动力型铅酸蓄电池正板栅用合金的生产技术领域。
背景技术：
常用的动力电池正板栅材料合金有铅钙锡铝合金和铅锑镉合金。铅钙锡 铝四元合金铸造成的正板栅由于在极板固化过程中板栅表面的腐蚀层易造 成板栅和活性物质结合力差，导电性能不好，对动力电池深循环放电和放电 后的充电极为不利， 一般铅钙合金如果固化控制不好使用寿命不会超过六个 月，这就是所说的"无锑效应"的影响，虽然现采用加高锡配以高温固化方
式加以弥补，但还是不能保证不会出现所谓的" 一类早期容量衰退"和"PCL" 现象。用铅锑镉合金制成的动力电池正板栅可适应电池深充放循环特性，板 栅和活性物质结合力强，内阻低，充电接收能力好，但锑和镉由于析氢过电 位较低电池在使用过程中易失水，表现为寿命后期充电不转换"鼓肚"电池 较多，且镉是剧毒金属，因此以上两种合金均不是动力电池板栅最理想的合 金材料。
发明内容
本发明目的在于发明一种既能有铅钙锡铝四元合金耐腐蚀及充电不失 水和环保的特点，又能有铅锑镉合金耐深充放电循环特点的用于动力型铅酸 蓄电池的正板栅合金。
本发明包括铅、钙、锡和铝，其特征在于还包括稀土金属，所述钙占合 金总质量的0.04% 0.08%、锡占合金总质量的0.6% 1.0%、铝占合金总质 量的0.01% 0.03%、锶占合金总质量的0.02% 0.05%、铋占合金总质量的0.04% 0.1%、稀土金属Ce铈、Y钇、Nd钕占合金总质量的0.01% 0.1%，
余量为铅。
稀土金属中，铈在稀土金属总质量中的含量不低于90%。形成的稀土金 属以铈为主要元素，钇和钕为次要混合元素。可用纯铈加入，因纯铈稀土成 本较高，而通常铈中会含Y钇、Nd钕及其它微量稀土元素，故可不必提纯， 可以直接使用。
由于稀土与转有相近的析氢过电位，可减少电池使用过程中水份的流 失，且机械性能较好，稀土与铅结合容易，稀土的加入抑制了腐蚀膜中导电 性差的二价铅生长，增强膜的导电性，同时提高膜的力学性能，与活性物质 结合粘接良好，可提高电池充电接收能力。稀土有较大的原子半径，易于占 据合金的空间，阻止其它无素的扩散，细化晶粒，易在合金表面形成保护膜， 抑制板栅的腐蚀，改善了正极板栅的导电性，同时稀土还可净化合金中的 硫等有害杂质，减少板栅铸造缺陷。
Sr (锶)为Ca (钙)的同族元素，Sr (锶)的加入可降低Ca (钙)的 加入量，因Sr (锶)除与有Ca (钙)相似的性能外，它所配成的合金的晶 粒比Ca (钙)要粗大一些，其硬化后易形成细晶粒沉淀，易硬化时效快， 便于填涂。
本发明合金中加入少量Bi (铋)能提高板栅的硬度和可铸性，减少充 电过程中气体析出，有利于电池深放电和深循环，但加入量如超过0.1%, 所铸板栅易脆裂。
本发明在原有铅钙锡铝合金基础上加入稀土成份，降低原铅钙锡铝四元 合金中钙和锡的含量，降低钙含量增强板栅耐腐性能，降低锡用量节约成本， 增加稀土成份可提高板栅的耐腐性能，增强板栅可铸性和机械强度，增强活 性物质和板栅的结合力，消除"无锑效应"的影响。
本发明还提供了一种用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制备方法，包括以下步骤
1) 将稀土金属外包铅箔密封后待用；
2) 牵丐、锶和铝粉按比例混合后，压制成合金金属饼；
3) 称取熔铅锅容积量的80%的电解铅，加热至熔化；
4) 将外包铅箔的稀土金属和所述合金金属饼压入熔铅锅底，熔化后搅 拌均匀；
5) 待熔铅锅中温度降至400 42(TC后捞取铅锅表面上的铅渣，按加铅 量的0.6% 1.0%加锡，按加铅量的0.04 0.1%加铋，再搅拌均匀；
6) 出料铸锭。
因铋溶点低，为27rC，密度比铅略轻9.37g/Cm3，故应在后期待铅温
冷却至420°C以下与锡一起加入加可减损耗。
步骤3)中，电解铅熔化后保持熔铅锅内温度为550 65(TC。 步骤4)中，搅拌速度为800 1200转/分，正向搅拌3 5min后再反向
搅拌2 3min。
步骤5)中，搅拌速度为400 600转/分，正向搅拌3 5min后再反向 搅拌2 3min。
本发明混合熔炼时，所述钙占合金总质量的0.04% 0.08%、锡占合金 总质量的0.6% 1.0%、铝占合金总质量的0.01% 0.03%、锶占合金总质量 的0.02% 0.05%、铋占合金总质量的0.04o/。 0.1%、稀土金属Ce铈、Y钇、 Nd钕占合金总质量的0.0"/。 0.1。/。，余量为铅。
本发明通过首先将稀土金属外包铅箔密封，将钙、锶和铝粉制作成合金 饼，使合金中的各含量可按预计量添加，又可避免稀土和钙的氧化和烧损， 确保了合金配制成份的准确性。本发明不但工艺简单，易于控制，避免真空 添加需投资设备和操作上的难度，而且用这种合金在铸板、涂板、及后来的 化成工艺与铅钙合金工艺相同，便于操作和管理，且制造出的电池深循环使用寿命比铅钙合金电池提高30%以上，配以胶体电解液后性能更佳。
具体实施例方式
按制备100kg合金为生产目的。
一、 原材料选择及称料
1、 铅锭1#电解铅。
2、 稀土金属稀土金属Ce铈、Y钇、Nd钕，其中金属Ce含量不低 于卯％，合计0.01 0.1kg。
3、 ,丐粒纯度》99%， 0.04 0.08kg
4、 铝粉分析纯，粒度100目 200目，0.01 0.03kg
5、 锶粒纯度》99%， 0.02 0.05kg
6、 锡锭99.9以上牌号，0.6 1.0kg
7、 铋粉分析纯，0.04 0.1kg
二、 制备工艺及要点
1、 将稀土金属外包铅箔密封待用。将钙、锶和铝粉混合后，压制成合 金金属饼待用。
2、 称取熔铅锅容积量的80%的1#电解铅，加热熔化至550 65(TC后停 止加温。
3、 用夹饼钳将外包铅箔的稀土金属和由钙、锶和铝粉混合形成的合金 金属饼压入锅底，熔化后用800 1200转/分的转速高速搅拌3 5min后再 反方向搅拌2 3min。
4、 待温度降至400 420。C后捞取铅锅表面上的铅渣，按加铅量的 0.6% 1.0%加锡，按加铅量的0.04 0.1%加铋，并用400 600转/分的转速 搅拌3 5min后再反方向搅拌2 3min。
5)出料铸锭。
5、 抽样分析合金含量合格后出料铸锭，并捞净铅锭表面铅渣。三、结论
1 、铅钙稀土合金可代替现有的铅钙或铅锑镉合金用于动力型铅酸蓄电 池正极板栅材料，满足动力电池的各项性能要求。
2、 按本发明工艺要求添加稀土成份操作简单，配制成份准确且不易烧 损，避免真空添加需投资设备和操作上的难度。
3、 用铅钙稀土合金作为动力电池正板栅材料在电池制造过程中与铅钙 合金生产工艺雷同，电池在使用过程中失水少，深循环放电性能好。
权利要求
1、用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金，包括铅、钙、锡和铝，其特征在于还包括稀土金属，所述钙占合金总质量的0.04％～0.08％、锡占合金总质量的0.6％～1.0％、铝占合金总质量的0.01％～0.03％、锶占合金总质量的0.02％～0.05％、铋占合金总质量的0.04％～0.1％、稀土金属Ce铈、Y钇、Nd钕占合金总质量的0.01％～0.1％，余量为铅。
2、 根据权利要求1所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金，其特征 在于稀土金属中，铈在稀土金属总质量中的含量不低于90%。
3、 一种如权利要求1所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制备 方法，其特征在于包括以下步骤1) 将稀土金属外包铅箔密封后待用；2) 钙、锶和铝粉按比例混合后，压制成合金金属饼；3) 称取熔铅锅容积量的80%的电解铅，加热至熔化；4) 将外包铅箔的稀土金属和所述合金金属饼压入熔铅锅底，熔化后搅 拌均匀；5) 待熔铅锅中温度降至400 42(TC后捞取铅锅表面上的铅渣，按加铅 量的0.6% 1.0%加锡，按加铅量的0.04 0.1%加铋，再搅拌均匀；6) 出料铸锭。
4、 根据权利要求3所述所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制 备方法，其特征在于步骤3)中，电解铅熔化后保持熔铅锅内温度为550 650°C 。
5、 根据权利要求3所述所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制 备方法，其特征在于步骤4)中，搅拌速度为800 1200转/分，正向搅拌3 5min后再反向搅拌2 3min。
6、 根据权利要求3所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制备方 法，其特征在于步骤5)中，搅拌速度为400 600转/分，正向搅拌3 5min 后再反向搅拌2 3min。
7、 根据权利要求3所述所述用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金的制 备方法，其特征在于熔炼时，所述钙占合金总质量的0.04% 0.08%、锡占 合金总质量的0.6% 1.0%、铝占合金总质量的0.01% 0.03%、锶占合金总 质量的0.02% 0.05°/。、铋占合金总质量的0.04% 0.1%、稀土金属Ce铈、 Y钇、Nd钕占合金总质量的0.01。/。 0.in/。，余量为铅。
全文摘要
用于动力型铅酸蓄电池的正板栅合金及其制备方法，涉及动力型铅酸蓄电池正板栅用合金的生产技术领域。分别将稀土金属外包铅箔密封，将钙、锶和铝粉按比例混合压制成合金金属饼；称取熔铅锅容积量的80％的电解铅，加热至熔化；将外包铅箔的稀土金属和合金金属饼压入熔铅锅底熔化；捞取铅渣后加锡、加铋，再搅拌均匀；出料铸锭。本发明因加入稀土成份，降低原铅钙锡铝四元合金中钙和锡的含量，降低钙含量增强板栅耐腐性能，降低锡用量节约成本，增加稀土成份可提高板栅的耐腐性能，增强板栅可铸性和机械强度，增强活性物质和板栅的结合力，可消除“无锑效应”的影响。
文档编号C22C1/02GK101510610SQ20091002593
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者居春山, 戴德彬, 王彩霞 申请人:江苏华富控股集团有限公司