本技术公开了一种熔盐电解法制备铅基合金联产微米硅的方法,涉及铅酸蓄电池生产技术领域。本方法以液态金属铅作为阴极,以钙‑硅合金或钡‑硅合金作为阳极,混合共晶熔盐作为电解质,在保护性气体环境中进行电解,收集获得液态钙‑铅合金/液态钡‑铅合金,以及阳极Si粉;取所述阳极Si粉进行球磨、酸洗、水洗和干燥,制成微米Si粉。所述混合共晶熔盐由氯化钠和氯化钙,或者由氯化钠和氯化钡组成。本发明提供的方法原材料成本低,工艺简单,安全环保无污染,适合大规模生产。所制备的钙‑铅合金或液态钡‑铅合金中钙或钡含量高,仅含有微量Na掺杂,电流效率高;制备的微米Si粉在制备锂离子电池负极材料时表现出优秀的电化学性能。
背景技术
板栅是铅酸蓄电池主要组成部件,是电极的集电骨架,起传导、汇集电流并使电流分布均匀的作用,同时对活性物质起支撑作用,是活性物质的载体。在铅酸电池的板栅合金中添加活泼金属,例如钙(Ca)或钡(Ba),可以显著提升电池性能。例如,可以增强铅合金的机械强度和抗腐蚀性,从而延长电池的使用寿命。活泼金属合金化可以降低深循环硫酸盐化倾向,提升深放电能力,使铅酸电池拥有更佳的高负荷和频繁充放电表现。
目前,板栅合金的生产工艺中,通常通过向液态铅添加钙-铅或钡-铅母合金(Ca含量约2wt.%),来降低钙钡浓度,以符合生产标准。然而,在制备钙-铅或钡-铅母合金时,仍面临活泼金属烧损,生产成本高,危险性大和合金均匀性差等问题。
从生产技术原理上讲,活泼金属与铅之间的高电势差和快速混合会导致剧烈放热,使活泼金属容易烧损。中国发明专利申请CN116949517A公开了一种熔盐原电池法制备铅钡合金的设备及应用,使用铅作为正极、钡作为负极,通过自放电过程来控制反应速率,从而降低活泼金属烧损。然而,钡单质的储存困难、运输不便以及高昂的价格可能会限制该技术的实际应用。中国授权发明专利CN110195243B公开了一种液态阴极熔盐电解提取稀土并制备铅稀土合金的方法,然而,采用这种方法生产铅稀土合金时,阳极会释放氯气。这一缺点致使该技术难以大规模工业化应用。
因此,开发一种低成本、无氯气排放且环境友好的铅基合金制备技术至关重要。
实现思路