專利名稱：全密閉鉛酸蓄電池板柵合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合金材料，尤其是一種用于全密閉鉛酸蓄電池的板柵合金材料。
鉛酸蓄電池自問世以來已有一百多年的歷史，成為當(dāng)今二次電池的支柱產(chǎn)業(yè)之一。由于普通鉛酸蓄電池需要定期維護，時常出現(xiàn)漏液，酸霧等問題，使其使用范圍受到很大限制。為此，開發(fā)研制密閉免維護蓄電池，成為鉛酸蓄電池領(lǐng)域的一個十分活躍的課題。鉛鈣合金于1930年美國貝爾實驗室首先提出，在1974年美國通用汽車公司將其應(yīng)用于汽車電池。然而，該合金的澆鑄造性能差，鈣的損失嚴(yán)重，為此，人們又進行了大量的研究工作，開發(fā)出Pb-Ca-Sn合金，適當(dāng)?shù)靥岣吡撕辖鸬牧鲃有?，又開發(fā)出Pb-Ca-Sn-Al合金，減少了在鑄造過程中鈣的損失，但就目前的Pb-Ca-Sn-Al合金，仍然存在著三個主要缺點，(1)合金的機械強度低，做大型電池困難;(2)正極板柵的變形膨脹造成電池內(nèi)部短路;(3)正極表面腐蝕產(chǎn)物的PbSO4使電池的早期容量下降。為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，以提高合金的機械強度，但該合金的析氫過電位下降，而且另外兩個缺點也沒能克服。
此外，另一種傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池板柵合金材料Pb-Sb合金，其含銻的主要優(yōu)點是在板柵與活性物質(zhì)之間形成PbO2，使電池具有優(yōu)良的循環(huán)性能，一般認(rèn)為不含銻的合金，易造成電池的早期容量下降，即“無銻效應(yīng)”。然而，如果在Pb-Ca合金中加入Sb，會形成Ca和Sb的金屬化合物，這種化合物由于具有很高的熔點而析出，不僅影響Ca的有益作用，而且會使合金的耐腐蝕性能嚴(yán)重下降。
本發(fā)明的目的是提出一種在Pb-Ca合金中加入Bi-Ga-Ag三元合金的方案，從而制成新型的全密閉鉛酸蓄電池的板柵合金材料，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的。
全密閉鉛酸蓄電池的板柵合金材料是在Pb-合金中，加入由Bi-Ga-Ag組成的三元合金而制成。該合金的配比是Pb-0.08-0.1%Ca-0.05～0.1%BixGayAgz，其中X＝0.8～0.85，Y＝0.05～0.15，Z＝0.05～0.1。
本發(fā)明加入鉍合金代替銻。因為鉍與銻同族，其性能與銻相似，但實踐證明，鉍的加入量及方式合金性能影響很大，一般控制含鉍量在0.14%以下。另外，鉍易形成低溶點共晶物，鉍的加入最好是采用適當(dāng)?shù)暮辖稹１景l(fā)明是將鉍制成鉍鎵銀三元合金加入的。鎵可以有效地提高合金的表面能量，從而抑制PbO2向PbSO4的轉(zhuǎn)化。銀是一種十分良好的變質(zhì)劑，銀的加入可以使合金元素均勻分布，而且還可以抑制Ca、Bi、Ga元素向晶界析出，使合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。雖然銀屬于貴重金屬，但加入的總量很小，不會造成合金成本的太大升高。
以下給出本發(fā)明的兩個實施例實施例1用普通熔化爐配制出Pb-0.08%Ca合金，其溫度控制在500～510℃。用坩鍋爐在400℃時配制出85%Bi-10%Ga-5%Ag三元合金，將三元合金按0.05%的比例加入到Pb-0.08%Ca合金中，然后在500℃±10℃下，澆鑄成12V38AH密閉電池板柵。
實施例2配制出Pb-0.1%Ca合金，其溫度控制在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℃下鑄成12V100AH密閉電池板柵。
本發(fā)明合金料具有優(yōu)良的澆鑄性能，機械性能，耐腐蝕性能和較低的電阻。用該合金制成的極板，在同等條件下與普通極板相比可縮短化成時間4-5小時。用該合金制作正極板柵的表面腐蝕產(chǎn)物是PbO2，克服了Pb-Ca合金由于表面腐蝕產(chǎn)物是PbSO4，所造成的電池早期容量下降。用該合金制作的電池板柵，其密閉反映效率達(dá)99.7%;第三次容量達(dá)106AH，循環(huán)使用壽命高達(dá)540次(60%放電);定壓充電達(dá)到720天，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SBA2101-88和SBA3101-82的要求。
權(quán)利要求
1.一種全密閉鉛酸蓄電池板柵合金材料，其特征在于它是在pb-Ca合金中，加入由Bi-Ga-Ag組成的三元合金而制成。
2.按照權(quán)利要求1所述的板柵合金材料，其特征在于合金的配比是Pb-0.08～0.1% Ca-0.05～0.1% BiGayAgz，其中X＝0.8～0.85，Y＝0.05～0.15，Z＝0.05～0.1。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的板柵合金材料，其特征在于合金的配比是Pb-0.08% Ca-0.085% Bi-0.01% Ga-0.005% Ag。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的板柵合金材料，其特征在于合金的配比是Pb-0.1% Ca-0.08% Bi-0.01% Ga-0.01%Ag。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于密閉鉛酸蓄電池板柵的合金材料，該合金材料是Pb-Ca合金中加入0.05～0.1％Bi
文檔編號H01M4/38GK1070770SQ9210588
公開日1993年4月7日 申請日期1992年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月25日
發(fā)明者陳有孝 申請人:南開大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所