[发明专利]一种回收氧化铅作为活性物质的高性能铅酸蓄电池

说明书

一种回收氧化铅作为活性物质的高性能铅酸蓄电池，属于铅酸蓄电池技术领域。电池正极中加入四碱式硫酸铅、金属铅、粘结剂等添加剂。采用高温合膏制备高视密度铅膏和高温固化工艺。其中该回收铅粉是废旧铅酸蓄电池基于新型原子经济法制备的高纯度氧化铅粉，该工艺克服了再生铅火法冶炼或者湿法电解为金属铅大量消耗能源和污染环境的弊端。直接利用该铅粉作为活性物质制作的电极，省去了铅锭生产铅粉的过程，降低生产成本和对环境的污染。通过在电极配方中添加金属铅、四碱式硫酸铅、粘结剂等，并且采用高温合膏制备高视密度铅膏和高温固化工艺，从而进一步提高电池性能，使组装的铅酸蓄电池初期容量高，循环寿命长，高倍率大电流、低温性能优异。

技术领域

本发明涉及一种回收氧化铅作为活性物质的高性能铅酸蓄电池，属于铅酸蓄电池制造和废旧电池回收再利用领域。

背景技术

铅酸蓄电池是1859年由法国人普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点，从而被广泛应用，同时我国汽车消费市场近年的迅猛发展，所以，今后较长一段时间，铅酸蓄电池的生产仍将保持持续增长趋势。

随着原生铅矿资源的日益匮乏，废旧铅蓄电池成为再生铅行业的主要原料。现代回收铅工业目前一直沿用传统的火法炼铅工艺得到粗铅，然后通过电解精炼或者火法精炼得到精铅。但是铅蓄电池的活性物质是氧化铅，所以还需要将精铅融化、铅球铸造、氧化三个主要环节，才能用于生产铅酸蓄电池。在整个过程中涉及到了高温火法冶炼，不仅消耗大量能源，而且产生了大量含铅废渣和含铅粉尘，在部分地区引起了严重的二次铅污染。同样，粗铅的精炼和精铅的球磨氧化过程也消耗大量的电能，并产生含铅粉尘。所以，废旧铅酸蓄电池的清洁低能耗回收再利用于铅酸蓄电池制作，是实现再生铅行业可持续发展亟待解决的任务。

废旧铅酸蓄电池废铅膏转化得到氧化铅粉，并用于铅酸蓄电池制作的技术，其中华中科技大学杨家宽课题组公开专利CN201210121636.2利用碳酸钠等原料和废铅膏发生脱硫反应，然后利用脱硫铅膏与柠檬酸溶液反应干燥得到柠檬酸铅，将柠檬酸铅焙烧，最后得到超细氧化铅粉。该发明虽然符合清洁生产的特点，但是大量消耗了碳酸钠，过氧化氢，柠檬酸等化学试剂，同时该课题组报道了利用该氧化铅粉制备铅酸蓄电池(杨丹妮.基于新型铅粉的铅酸蓄电池制备及其电化学性能研究[D].华中科技大学,2013)，电池初始性能较好，但是循环寿命较低，循环40次后容量保持率仅剩70％，完全不能满足使用要求。

2014年东南大学雷立旭课题组公开的专利CN201310665446.1，其中利用正极废铅膏混合物在酸性介质中与还原剂反应，或者负极铅膏混合物与醋酸或者硝酸反应，得到含铅溶液与可溶性硫酸盐反应，得到硫酸铅；或者利用正极废铅膏混合物与还原剂反应，或者负极铅膏混合物和可溶性碳酸盐反应，得到含铅不溶物的水分散液与硫酸水溶液在对撞流反应器中混合反应，离心、干燥得到硫酸铅，并利用该硫酸铅制备铅酸蓄电池。该发明工艺路线简单，但是耗费大量的酸性试剂，和碳酸盐。同时利用硫酸铅制备的铅酸蓄电池时，仅报道了作为负极活性物质时，稳定循环50次数据。

2015年东南大学雷立旭课题组公开了专利201510513062.7，利用硫酸铅作为正极活性物质制备铅酸蓄电池。其中在硫酸铅中添加二氧化铅和四氧化三铅，二氧化铅是用正极废铅膏与可溶性碱反应，得到沉淀与稀硝酸等酸性试剂反应，过滤后得到二氧化铅，四氧化三铅是用正极废铅膏与可溶性碱反应，得到沉淀焙烧即得到四氧化三铅。该方法虽然工艺路线简单，但是会消耗掉大量的可溶性碱，稀硝酸等酸性试剂，特别是在制备二氧化铅过程中浪费掉了大量含铅溶液，造成铅资源的浪费。该专利中报道了硫酸铅作为正极活性物质制备的铅酸蓄电池循环数据，也仅仅有50次以上稳定循环，比普通铅酸蓄电池循环寿命短很多。