[发明专利]一种蓄电池板栅合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种蓄电池板栅合金及其制备方法，属于铅酸蓄电池生产技术领域，解决了现有板栅合金中含有金属钙，且在熔炼过程中容易氧化产生铅渣，造成环境污染。本发明提供的蓄电池板栅合金包括MAX相陶瓷材料0.5～5％，余量为纯铅；MAX相陶瓷材料中，M代表过渡金属元素，A代表Sn元素，X代表碳元素；本发明提供的蓄电池板栅合金的制备方法包括：步骤1、采用高温微波固相合成法制备MAX相陶瓷材料；步骤2、制备母合金锭；步骤3、板栅合金成型。本发明通过采用MAX相材料，明显的减少了板栅合金的晶间腐蚀，改善了合金晶粒界面的结构，使合金的强度、耐蚀性和抗蠕变性等显著提高。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池生产技术领域，尤其涉及一种蓄电池板栅合金及其制备方法。

背景技术

板栅在铅酸蓄电池中的作用是：支撑活性物质，充当活性物质的载体；传导和汇集电流，使电流均匀的分布在活性物质上。板栅的质量直接影响着蓄电池各个方面的性能，因此，构成板栅合金的性质将直接影响着电池的性能。

目前，工业上使用得最常见的板栅合金是铅钙锡铝合金，该合金最大的优点是具有较高的析氢过电位，从而拥有优异的免维护性能。但是，钙元素的存在可能导致在活性物质与板栅的界面生成具有电阻率高的硫酸钙、氧化铅或者硫酸铅阻挡层，在电池使用的初期导致了PCL1(Premature Capacity Loss)效应，导致电池的寿命终止。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种蓄电池板栅合金及其制备方法，用以解决现有板栅合金中含有金属钙，且在熔炼过程中容易氧化产生铅渣，造成环境污染的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种蓄电池板栅合金，蓄电池板栅合金的组分以及质量百分比为：MAX相陶瓷材料0.5～5％，余量为纯铅；

MAX相陶瓷材料中，M代表过渡金属元素，A代表Sn元素，X代表碳元素。

进一步地，MAX相包括Ti₂SnC、Ti₃SnC₂、TiSnC₂、Zr₂SnC、Zr₃SnC₂或ZrSnC₂中的一种。

另一方面，本发明还提供了一种蓄电池板栅合金的制备方法，用于制备上述的蓄电池板栅合金，包括以下步骤：

步骤1、采用高温微波固相合成法制备MAX相陶瓷材料；

将M元素金属单质粉末、锡粉和石墨粉按照摩尔比例加入到高能球磨机中，经过球磨混合处理后用压粉机进行压制成块状，将块状的样品放入到微波烧结炉中进行真空烧结，合成得到MAX相陶瓷材料；

步骤2、制备母合金锭；

将电解铅在熔炼炉中完全溶解后，用铅皮把MAX相陶瓷材料包裹并压入到熔化的铅液中，充分搅拌使其均匀分散，浇铸并冷却得到母合金锭；

步骤3、板栅合金成型；

将母合金锭与电解铅按照所需要的比例在熔铅炉中溶解，充分搅拌得到板栅合金，将板栅合金经铸板机成型，获得蓄电池板栅合金。

进一步地，在步骤1中，M元素金属单质粉末、锡粉和石墨粉的粒径均为10～50μm。

进一步地，在步骤1中，高能球磨机的转速为1000～2000rpm，球磨时间为1～3h。

进一步地，在步骤1中，真空烧结温度控制为700～1000℃，真空烧结时间为8～10h。

进一步地，在步骤1中，压粉机的压力为30～100MPa，压制时间为3～5min。