一种铅钙锡铝银铋正板栅合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种铅钙锡铝银铋正板栅合金及其制备方法。

背景技术

板栅是由铅基合金通过浇铸或压铸而形成的。板栅在蓄电池中的作用有两个方面：一是作为活性物质的载体起着骨架的支撑的作用；二是作为电流的传导体起着集流和输流的作用。

作为板栅的合金材料应有良好的耐腐蚀性，它的结构和组织应能抵抗充电或搁置期间电解液的腐蚀。但是，现在普通的铅钙合金的抗腐蚀性不尽如人意。另外，动力电池为贫液式设计，电池的失效模式之一，就是电解液干涸，电池使用过程中的失水率也是需要重点关注的一个指标。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种铅钙锡铝银铋正板栅合金及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金，按照化学成分质量百分比：0.02-0.04％钙、0.95-1.15％锡、0.015-0.035％铝、0.02-0.03％银、0.015-0.025％铋、余量为铅。

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、铅块溶解：铅锅中加入90％的铅锭，升温至640℃，投入减渣剂，搅拌10min，打捞铅渣；

S2、中间合金Ⅰ制备：铅液温度保持在640℃，将银铋合金用铅箔包裹后压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S3、中间合金Ⅱ制备：中间合金Ⅰ温度降低到620-630℃时，将钙铝合金压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S4、板栅合金制备：将余下10％的铅加入铅锅，待温度下降至550℃左右，投入锡块，熔化后搅拌均匀。

优选的，所述中间合金Ⅰ制备的搅拌方式为：正向搅拌5-10min，反向搅拌3-5min。

优选的，所述中间合金Ⅱ制备的搅拌方式为：正向搅拌3-5min，反向搅拌2-3min。

优选的，所述板栅合金制备搅拌方式为：正向搅拌4-6min，反向搅拌3-4min。

优选的，所述钙铝合金中年钙铝比为3:1。

本发明的优点在于：该合金可大大提高板栅的耐腐蚀性能以及抗蠕变性能，该合金制作的电池与普通铅钙锡铝制作的电池相比较，电池使用过程中的失水率也大大降低。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金，按照重量：2kg钙、95kg锡、1.5kg铝、2kg银、1.5kg铋、余量为铅。

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、铅块溶解：铅锅中加入90％的铅锭，升温至640℃，投入减渣剂，搅拌10min，打捞铅渣；

S2、中间合金Ⅰ制备：铅液温度保持在640℃，将银铋合金用铅箔包裹后压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S3、中间合金Ⅱ制备：中间合金Ⅰ温度降低到620-630℃时，将钙铝合金压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S4、板栅合金制备：将余下10％的铅加入铅锅，待温度下降至550℃左右，投入锡块，熔化后搅拌均匀。

所述中间合金Ⅰ制备的搅拌方式为：正向搅拌5-10min，反向搅拌3-5min。

所述中间合金Ⅱ制备的搅拌方式为：正向搅拌3-5min，反向搅拌2-3min。

所述板栅合金制备搅拌方式为：正向搅拌4-6min，反向搅拌3-4min。

所述钙铝合金中年钙铝比为3:1。

实施例2

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金，按照重量：4kg钙、115kg锡、3.5kg铝、3kg银、2.5kg铋、余量为铅。

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、铅块溶解：铅锅中加入90％的铅锭，升温至640℃，投入减渣剂，搅拌10min，打捞铅渣；

S2、中间合金Ⅰ制备：铅液温度保持在640℃，将银铋合金用铅箔包裹后压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S3、中间合金Ⅱ制备：中间合金Ⅰ温度降低到620-630℃时，将钙铝合金压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S4、板栅合金制备：将余下10％的铅加入铅锅，待温度下降至550℃左右，投入锡块，熔化后搅拌均匀。

所述中间合金Ⅰ制备的搅拌方式为：正向搅拌5-10min，反向搅拌3-5min。

所述中间合金Ⅱ制备的搅拌方式为：正向搅拌3-5min，反向搅拌2-3min。

所述板栅合金制备搅拌方式为：正向搅拌4-6min，反向搅拌3-4min。

所述钙铝合金中年钙铝比为3:1。

实施例3

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金，按照重量：3kg钙、105kg锡、2.5kg铝、2.5kg银、2kg铋、余量为铅。

一种铅钙锡铝银铋正板栅合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、铅块溶解：铅锅中加入90％的铅锭，升温至640℃，投入减渣剂，搅拌10min，打捞铅渣；

S2、中间合金Ⅰ制备：铅液温度保持在640℃，将银铋合金用铅箔包裹后压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S3、中间合金Ⅱ制备：中间合金Ⅰ温度降低到620-630℃时，将钙铝合金压入铅锅底部，待熔化后，搅拌均匀；

S4、板栅合金制备：将余下10％的铅加入铅锅，待温度下降至550℃左右，投入锡块，熔化后搅拌均匀。

所述中间合金Ⅰ制备的搅拌方式为：正向搅拌5-10min，反向搅拌3-5min。

所述中间合金Ⅱ制备的搅拌方式为：正向搅拌3-5min，反向搅拌2-3min。

所述板栅合金制备搅拌方式为：正向搅拌4-6min，反向搅拌3-4min。

所述钙铝合金中年钙铝比为3:1。

银元素的加入可以使晶界变薄，降低晶界腐蚀，减少晶界裂痕；

铋元素的加入可以改善合金的浇铸性能，也能细化晶粒，提高合金的耐腐蚀性；

同时，超低的钙含量提高合金的耐腐蚀能力；

该合金不仅具有优良的耐腐蚀性能，而且使用此合金制成的电池的失水率相比普通铅钙锡铝合金要低。

本发明的铅钙锡铝银铋合金，经过恒电流腐蚀实验可以得出：板栅的耐腐蚀性能大幅度提高；

实验方法为选用配置好的铅钙锡铝银铋合金板栅进行实验。首先在电子天平上称量合金的质量并记录，然后用测试的合金作为正极，用纯铅作为负极，用1.28g/mL的硫酸溶液作为电解液，之后用导线连接正负板栅。接上恒流恒压电源，电流密度设置在10mA/cm

使用本发明的板栅组装动力电池，对电池进行100％DOD循环测试，每循环100次记录电池重量，换算为电池失水率。

试验方法：按相同工艺分别制作4只使用普通铅钙锡铝合金和使用新型铅钙锡铝银铋合金的6-DZF-20电池，按下列方式进行100％DOD放电循环测试(25℃)：

1.静置2h；

2.以10A放电至42V终止；

3.以恒压59.2V限流10A充电4h；

4.重复1-3步骤，直到放电时间下降到1h36min以下为止。

附表说明：

表1恒流腐蚀实验结果

表2失水率测试结果

注：普通合金为铅钙锡铝合金；新型合金为铅钙锡铝银铋合金；

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。