本发明专利技术公开了一种铅酸电池电流收集器及铅酸电池。铅酸电池电流收集器，包含：聚合物成员和夹在聚合物成员之间的金属薄片。铅酸电池是由上述铅酸电池电流收集器形成。本发明专利技术形成的电池具有低成本、高比能量、长循环寿命的特点，尤其适合汽车适用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电池，尤其涉及一种汽车用铅酸电池。
技术介绍
众所周知，为汽车所提供的蓄电池是为储存电能供汽车所用。铅酸电池、镍金 属氢电池、锂离子电池是三类在电动汽车、混合动力电动汽车和插入式混合动力电动汽 车中具有潜在应用的蓄电池。虽然锂离子电池具有高比能量(瓦小时/公斤)且巳广泛 地应用在小型电子装置上，如手机和笔记本电脑，但是它们的高成本、性能、偏差容许和 循环寿命阻碍了它们在电动汽车、混合动力电动汽车和插入式混合动力电动汽车中的应 用(见，美国能源部2009年度能量储存研究和发展的进展报告).此外基于现今的技术还 很难回收利用锂离子电池。虽然镍金属氢电池巳在混合动力电动汽车中使用，但它们的 成本高且比能量和电池效率都低。美国能源部的目标是至2014年一辆插入式混合动力电 动汽车的电池应该能够行驶40英里全电动里程和成本3400美元。锂基或镍基电池的现 有成本大约是此成本的3至5倍高(以插入式混合动力电动汽车的千瓦小时为基础计算) 。锂基电池的主要成本来自原材料和材料处理的高花费、电池和电池模块的封装、及工 厂加工制造。因此需要发展新技术去降低锂基电池的成本。大多数现有汽车用蓄电池是铅酸电池，这主要是由于铅酸电池廉价、高功率、 可靠和98%可回收利用的特性。然而现有商用铅酸电池的低比能量和短循环寿命阻碍 了它们应用在电动汽车、混合动力电动汽车和插入式混合动力电动汽车中。如果能很大 地增加铅酸电池的比能量和循环寿命，相对于其它类型的可充电电池铅酸电池应该具有 很大的优势。因此发展低成本且具有高比能量和长循环寿命的高级铅酸电池对于电动汽 车、混合动力电动汽车、插入式混合动力电动汽车及其它应用都是非常诱人的。铅酸电池巳经有一百多年的历史。大量的有关其特性的研究巳经被做，数以百 计的论文、专利和报告巳经被发表或发布。有关低比能量和短循环寿命的问题仍然等待 着人们去解决。众所周知，低比能量主要源自两方面。一是笨重的铅板栅和用于连接极 板及从终端导出和引入电流的顶端铅。例如，在商用SLI(起动，灯光，点火)铅酸电池 中，铅板栅和顶端铅的重量大约占电池总重量的27%，而活性材料的重量仅占电池总重 量的大约 36% (Handbook of Batteries 3rd edition, p23.17, McGraw-Hill)。减少铅板栅和顶 端铅的重量能增加电池中活性材料的重量比率，从而增加电池的比能量。二是活性材料 的低利用率。在现今的SLI铅酸电池中，活性材料的利用率大约是25%到35%。这样的 低利用率主要是由板栅的结构所决定。而短循环寿命主要源自正板栅的腐蚀和 板极的硫化，特别是负板栅硫化直接导致电池的失效。近十年来，人们在有关减少铅酸电池板栅重量和改善它们的防腐能力方面已经 做了很多工作。一种方法是使用轻金属如铝、铜、铁、钛或者它们的合金作为芯，而其 由铅薄膜或铅箔层所覆盖。早期的工作曾由Henry Walker所做，其巳被表明在美国专利U.S. PatentNo. 3,884,716里，在这一工作里，铝被作为芯，其被镀上一铅层，而在铝与 铅层之间还加进了一或多层簿金属粘合层。John Timmons等在美国专利U.S. Patent No. 6,447,954 里、Ramesh Bhardwaj 等在美国专利 U.S. Patent No. 6,586,136 和 U.S. Patent No. 6,566,010里表明了同类型的工作。John Timmons等在美国专利U.S. Patent No. 6,316,148 里也表明了由铝或其它金属与铅箔一起经直接压封形成板栅。Yolshina等(Journal of Power Sources 78, 84 (1999))曾直接在铝和铝合金表面上沉积铅层作为板栅。Lun-ShuYeh 等在美国专利U.S.PatentN0. 4,683,648里表明了由在钛芯上镀铅层形成板栅。在美国专利 U.S.Patent No. 5,339,873 和 U.S. Patent No. 5,544,681 里 Robert Feldstein 利用钛作为芯，借 助离子注入方法沉积铅层在钛芯上。然而，在非常有限的循环次数后，硫酸能穿透这薄 的铅覆盖层从而攻击金属芯。除了上述使用轻金属作为板栅或板衬底外，在聚合物、玻璃纤维和碳上覆盖 铅或铅合金巳经被用来构造铅酸电池的板栅或极板。Richard Hammar等在美国专利 U.S.Patent No. 4,221,854中描述了一轻的板栅，其由层压铅箔在聚合物衬底上所构成。 Kensaku Tsuchida等在美国专利U.S.Patent No.6,232,017中表明利用聚酰胺玻璃纤维覆盖 薄铅层来构造复合板栅。一些小组巳经研究了由铅或铅合金覆盖的轻的碳/石墨板栅或 极板；例如，Elod Gyenge 等(Journal of Power Source 113, 388 (2003))禾Π Kaushik Das 等 (Journal of Power Source 89, 112 (2000))。所覆盖铅层的腐蚀问题类似于在金属芯上覆盖 铅层的问题。被腐蚀的薄铅层电阻很大，从而大大地降低电池的性能。B. Hariprakash等 (Journal of Power Source 173, 565 (2007))曾报道在他们的研究里在铅层上由电沉积再加 上一防腐和导电的聚苯胺层；然而，他们发现活性材料与导电聚合物之间的粘合很弱，在 30次循环后由于活性材料的脱落，电池容量迅速减少。Rongrong Chen等在美国专利U.S. PatentNo. 6,617,071中也建议了在板栅表面涂上导电聚合物以减少铅金属部件的腐蚀。除 了活性材料与导电聚合物之间的粘合很弱之外，导电聚合物非常昂贵。利用石墨泡沫作为铅酸电池的电荷收集器巳经广泛地被研究，其能大量地减少 铅酸电池的重量。Kurtis Chad Kelley等在美国专利U.S. PatentNo. 6,979,513中描述了利用 碳泡沫制作铅酸电池极板的方法。然而，Young-Il. Jang等(Journal of Power Source 161, 1392-1399 (2006))对铅酸电池所用碳泡沫电荷收集器的电化学稳定性的测试表明，在正 极的电压范围内石墨泡沫的电化学性是不稳定的，这是由于硫酸插入进了石墨层，因此 石墨泡沫是不适合使用作为铅酸电池正极的电荷收集器。Young-Il. Jang等也表明活性材 料与石墨泡沫之间的结合微弱，且这种电池的循环表现差，其放电容量在第一次循环只是 可用铅的大约25%,且在第二次循环被减少了一半。导电金属氧化物巳经被考虑作为防腐层。John Rowlette在美国专利U.S. Patent No. 5,334,464和U.S. Patent No. 5,643,696中描述了由在铅层上加一 SnO2层来保护铅，使其 免遭腐蚀。Naum Pinsky 等在美国专利 U.S. Patent No. 4,787,125 和 Maurice Fitzgerald 等在 美国专利U.S. Patent No. 4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铅酸电池电流收集器，其特征在于该收集器包含：占多数的聚合物成员；和夹在聚合物成员之间的金属薄片。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小刚，
申请(专利权)人：王小刚，
类型：发明
国别省市：43
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