一种铅炭电池负极板制造技术

本发明专利技术公开了一种铅炭负极板，将普通负极铅膏涂覆于铅钙板栅合金上，然后在极板两面涂覆高炭含量的负极铅膏，通过固化干燥得到铅炭负极板，其中高炭含量的负极铅膏成分为：铅粉100份；炭材料A 0.5~1份；炭材料B 5~20份；硫酸钡0.1~1.5份；木素磺酸钠0.1~0.5份；腐殖酸0.1~0.5份；短纤维0.1~0.5份；水10~20份；1.0~1.4g/cm3的硫酸4~8份。本发明专利技术将分级孔结构炭材料涂覆于负极板外层，保持炭材料的电容特性，提高了电解液中离子的迁移速率，提高了大电流放电性能，抑制不可逆硫酸盐化，延长电池HRPSoC的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铅酸蓄电池领域，具体设及一种铅炭电池负极板。
技术介绍
随着社会的不断进步发展，石油、煤等一次能源日渐枯竭，生态环境污染不断恶 化，因此，新能源产业和电动汽车产业越来越为人们所注重。铅酸蓄电池由于具有可靠性 好、价格便宜、回收利用高等优势被广泛应用于新能源储能系统和电动车电源驱动系统，运 些领域中的应用要求电池在HRPSoC(Hi曲-RatePartial-State-of-Qiarge，部分荷电态高 倍率充放电）工况下具有较长的循环寿命。然而，传统铅酸电池在运种工况下，负极表面极 易形成粗大的、化学惰性的硫酸铅晶体，在负极表面形成致密层，阻碍电解液进入，导致极 板内部活性物质无法参与反应，引起电池容量损失，恶化电池循环性能。 在蓄电池负极中添加炭材料可W有效改善和提高铅酸蓄电池的HRPSoC工况下的 循环性能。申请号为200910212792. 8的中国专利文献公开了一种含有活性炭负极的铅炭 超级电池，该超级电池通过在铅酸蓄电池的负极上并联一个超级电容炭负极，提高负极大 电流性能，抑制负极硫酸盐化，提局HRPSoC工况下的循环寿命。但是，该方法制作工序复 杂，成本较高，且负极析出气严重，免维护性能差。申请号为201080029032. 4的中国专利文 献公开了一种炭混合剂包覆层结构的负极板，该方案通过将具有粘结剂混合炭材料涂覆于 负极板表面，从而增加负极板的电容特性。但是，该方法制作涂覆层和负极铅膏结合较差， 容易在充放电过程中脱落。直接在铅酸电池的负极铅膏中引入高比表面积的炭材料也可 W抑制负极表面硫酸盐化巧日申请号为200910227199. 0、20120375334. 8、201210371066. 2、 20120206894. 0的中国转文献)。运些方案都采用将炭材料与铅粉通过干混或者湿混添加于 负极极板中，运种添加方式会弱化炭材料的电容特性W及炭材料的孔桐效应。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种新型的铅 炭负极板，其应用于蓄电池时，能够提高电解液离子在极板中的迁移速率，抑制负极表面硫 酸盐化，提高电池在HRPSoC工况下的循环寿命。 为此，本专利技术采用W下技术方案： 铅酸蓄电池负极板，其特征在于，所述负极板具有外层结构，所述外层为高炭层，高炭 层中炭材料的含量在每100重量份铅的情况下，含有5-15重量份，高炭层中炭材料的平均 孔径要比高炭层内部的负极板所用的炭材料的平均孔径大，比表面积也比高炭层内部的负 极板所用的炭材料的比表面积大；并且，是在高炭层内部的负极板铅膏涂覆完毕后，于固化 干燥前将高炭层的铅膏涂覆在所述内部的负极板铅膏两面，然后再干燥固化得到所述负极 板。 在采用上述技术方案的基础上，本专利技术还可采用W下进一步的技术方案： 在固化后，高炭层的比表面积为5~50m2/g。 在高炭层中，其选用有具有分级孔结构的炭材料，具有分级孔结构的炭材料比表 面积在800~2000m7g，大孔平均孔径在0. 1~20ym;中孔平均孔径在10~50皿，微孔平均 孔径0.1~2nm，其中，根据国际纯粹与应用化学协会（IUPAC)的定义，孔径小于2nm的称为 微孔；孔径大于50nm的称为大孔；孔径在2到50nm之间的称为中孔。具有分级孔结构的碳 材料在高炭层中的碳材料的比例一般为80%-100%。 高炭层所涂覆的铅膏质量为负极板总铅膏量的5%^20%，高炭层的厚度为化05~0. 5 mm〇 在本专利技术中，所述内部的负极板铅膏可采用普通的负极铅膏，成分为：铅粉100 份；炭材料0. 5~1份；硫酸领0. 1~1. 5份；木素横酸钢0. 1~0. 5份；腐殖酸0. 1~0. 5份；短 纤维0. 1~0. 5份冰10-20份；1. 0~1. 4g/cm3的硫酸4~8份；所述内部的负极板铅膏中的炭 材料可采用炭黑的一种，比表面积为5~50m7g，所述内部的负极板铅膏在固化后的比表面 积为0.3~0. 8m2/g。 所述的高炭层的铅膏，除了碳材料之外，其它的也可采用常规的负极铅膏，成分 为：铅粉100份；炭材料5~15份；硫酸领0. 1~1. 5份；木素横酸钢0. 1~0. 5份；腐殖酸 0. 1~0. 5份；短纤维0. 1~0. 5份；水10~20份；1. 0~1. 4g/cm3的硫酸4~8份。高炭层中的炭 材料可采用活性炭、石墨、石墨締、炭黑的一种或者多种。 所述的铅膏采用干混混合均匀然后加水加酸制备而成。 负极板的固化溫度可采用65 °C，固化时间可采用24h。本专利技术提供的负极板优点在于：该电极板使得炭材料富集于负极板外层，保持炭 材料的电容特性，大电流响应迅速；另一方面，分级的孔结构提高了电解液中离子在负极内 的迁移速率，能够避免大电流放电时硫酸铅在负极表面富集，抑制负极硫酸盐化，从而延长 电池的HRPSoC的循环寿命；而且，采用本专利技术的方案，外层的富炭层材料和内部的普通负 极板材料之间，在固化-化成的过程中内外层的铅膏能够相互粘结成一体，其材料内部连 接性能几乎和不分层的负极板无差别，在电池的使用寿命期内，在大电流冲击下外层不会 脱落，具有较强的实用性和稳定性。【附图说明】图1是本专利技术实施例1中的负极板化成后的截面金相图。其中：1.高炭层中的炭 材料；2.局炭层铅膏；3.内部的负极板铅膏；4.环氧树脂。【具体实施方式】 下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请作进一步详细说明。[001引实施例1 : 铅炭负极极板制备按下列步骤进行： (1) .将普通铅膏及高炭含量铅膏分别倒入密闭容器中，揽拌15min; (2) .待混合均匀后，在揽拌的过程中缓慢将水加入，揽拌IOmin;然后，将硫酸加入，继 续揽拌15min，适当调整水和酸的用量，控制铅膏视密度在4. 0~4. 5g/ml; (3) .将普通铅膏涂覆于铅巧板栅合金上，然后，在涂覆了普通铅膏的极板两边分别等 量涂覆高炭含量的铅膏； (4).将涂膏结束后的负极板置于烘箱中固化干燥，制备得到铅炭负极板，其中，固化溫 度为65 °C，固化时间为24h。 如图1所示，化成后的铅炭负极外层包覆有高炭含量的铅膏，厚度在0. 05~0. 5mm 之间。同时，高炭含量铅膏和普通铅膏没有明显的分层，两者依靠铅膏粘合力紧密的结合在 一起，因此，该铅炭负极具有较好的结合力，表面的高炭含量的铅膏不易脱落。 称量普通负极铅膏所需的原料，按质量份分别称量：铅粉100份；炭材料A0. 5 份；硫酸领1. 4份；木素横酸钢0. 5份；腐殖酸0. 5份厢纤维0. 1份冰15份；硫酸8份。 称量高炭含量负极铅膏所需的原料，按质量份分别称量：铅粉100份；炭材料A 0. 5份；炭材料B5份；硫酸领1. 4份；木素横酸钢0. 5份；腐殖酸0. 5份；短纤维0. 1份； 水15份；硫酸8份。 所述的炭材料A为炭黑的一种，比表面积为5~50m2/g。 所述的炭材料B为活性炭、石墨、石墨締、炭黑的一种或者多种；所述的炭材料B具 有分级孔结构，大孔平均孔径在1~5ym;中孔平均孔径在10~50nm，微孔平均孔径1.5~2 皿;所述的炭材料B比表面积为800~1400m2/g。 按上述方法将两种合金铅膏涂覆于铅巧合金制本文档来自技高网...

【技术保护点】
铅酸蓄电池负极板，其特征在于，所述负极板具有外层结构，所述外层为高炭层，高炭层中炭材料的含量在每100重量份铅的情况下，含有5‑15重量份，高炭层中炭材料的平均孔径要比高炭层内部的负极板所用的炭材料的平均孔径大，比表面积也比高炭层内部的负极板所用的炭材料的比表面积大；并且，是在高炭层内部的负极板铅膏涂覆完毕后，于固化干燥前将高炭层的铅膏涂覆在所述内部的负极板铅膏两面，然后再干燥固化得到所述负极板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬，马晓明，相佳媛，丁平，张育红，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，杭州南都动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33