[发明专利]管式正极废铅膏制备的管式正极板及其制备方法

说明书

本发明提供了一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极活性原料的方法和一种铅酸电池管式正极板，包括先将废铅酸电池机械破碎，分选出正极废铅膏后，粉碎成一定大小的细粉，之后通过粉体除尘器除掉正极废铅膏中的碳质添加剂，然后根据除尘后正极废铅膏中PbO2含量，加入铅粉和助磨剂，进行球磨反应，制得PbSO4、PbO2、4BS为主要成分的混合粉料，最后与一定量乙炔黑机械混合，灌粉、水浸、化成，制备成铅酸电池正极板。本发明缩短了传统“废铅膏→火法或湿法冶炼制铅→球磨或气相氧化法制备铅粉”的工艺路线，所制备的活性物质代替传统铅粉制备的铅酸电池正极板，初始容量和循环寿命与传统铅粉所制正极板相当。

技术领域

本发明涉及废铅酸电池回收利用技术领域，具体为一种利用铅酸电池管式正极废铅膏原子经济法制备正极板的方法和一种铅酸电池管式正极板。

背景技术

铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、隔膜、电解液和外壳五部分组成。铅酸蓄电池在充放电过程中可以实现化学能与电能之间的相互转化，其工作原理被命名为“双极硫酸盐理论”，电极反应方程式如(1)、(2)、(3)所示：

正极电极反应：PbO₂+4H⁺+SO₄²-+2e＝PbSO₄+2H₂O (1)

负极电极反应：Pb+SO₄²--2e＝PbSO₄ (2)

电池的总反应：PbO₂+Pb+2H₂SO₄＝2PbSO₄+2H₂O (3)

电池充电时正极的活性物质PbO2和负极的Pb会与电解液硫酸反应生成松软的PbSO4晶体，均匀地分散在极板中，当电池放电时极板上的PbSO4晶体又恢复成原来的PbO2和海绵状Pb。

随着电池使用过程反复充放电的进行，极板上松软的的PbSO4晶体经过多次溶解、重结晶之后，变成一种粗大、导电性差的PbSO4晶体，无法在充电过程中完全转化成活性物质PbO2和海绵状的Pb，这种硫化现象称为不可逆硫酸盐化。不可逆的PbSO4晶体会堵塞极板上的微气孔、阻止电解液渗透、使内阻增大，也会导致活性物质减少，电池容量降低，使铅酸蓄电池使用寿命缩短直至报废。此外，铅酸电池正极板在反复充放电过程中，起骨架作用的α－PbO2会不断消耗，使得起支撑作用的正极多孔结构被破坏，正极软化，参与反应的真实电极面积减小，电池容量下降，也导致寿命终止。

废铅酸蓄电池由废电解液(11％-30％)，铅合金板栅(24％-30％)，有机物(22％-30％)，铅膏(30％-40％)几部分组成。电解液中主要含有大量的硫酸，回收相对容易，可以通过分离提纯之后作为新的铅酸蓄电池的电解液回收利用，也可以作为工业级的硫酸使用；板栅主要为金属铅，经过熔炼制成新板栅或高纯铅，有机物主要是指电池塑料外壳、隔板和硬橡胶等，可作为副产品再生利用。铅膏是电池在经过多次充放电循环后，电极板上活性物质逐渐与电解液交换成分，经过多次溶解、析出之后，在极板上附着的一层膏状物质，主要成分为50％-60％的硫酸铅，20％-30％的二氧化铅，5％-15％的氧化铅，1％-2％的金属铅。铅膏中的硫酸铅性质稳定，熔点及分解温度高，不易回收利用，且二氧化铅具有强氧化性，不溶于氧化性酸碱中，在铅膏的转化处理中通常要经过还原之后才能转化为较纯的产品，所以对铅膏中的硫酸铅和二氧化铅的转化处理成为铅膏转化处理的难点和重点。