一种铅炭电池负极板及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铅炭电池负极板及其制备方法，该负极板包括板栅和所述板栅上敷涂的负极材料，负极材料包括添加剂和数目大于1的复合铅炭膏层，从板栅到负极板外表面，复合铅炭膏层的炭含量依次逐渐升高。本发明专利技术技术方案所得的铅炭复合梯度负极板得板栅和铅膏之间形成的腐蚀层粘接效果好，在电极内部与外部电解液之间建立了优良性能的传输通道，增加了反应离子的迁移速率，具有抑制负极硫酸盐化的作用；制得的铅炭电池，充电接受能力提高1‑2倍，避免在循环过程中负极材料软化和脱落，提高电池的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，该负极板包括板栅和所述板栅上敷涂的负极材料，负极材料包括添加剂和数目大于1的复合铅炭膏层，从板栅到负极板外表面，复合铅炭膏层的炭含量依次逐渐升高。本专利技术技术方案所得的铅炭复合梯度负极板得板栅和铅膏之间形成的腐蚀层粘接效果好，在电极内部与外部电解液之间建立了优良性能的传输通道，增加了反应离子的迁移速率，具有抑制负极硫酸盐化的作用；制得的铅炭电池，充电接受能力提高1?2倍，避免在循环过程中负极材料软化和脱落，提高电池的循环寿命。【专利说明】
本专利技术涉及一种负极板，具体涉及。
技术介绍
铅酸蓄电池负极充放电反应式:Pb+HS〇4_ = PbS〇4+2eT+H+。传统的铅酸蓄电池在高 倍率部分荷电态(HRPSoC)充放电循环过程中，HS〇r的扩散速率远小于反应消耗HS〇r的速 率，放电过程中硫酸铅优先沉积在负极板表面，生成粗大晶粒的PbS〇4。多次循环后，PbS0 4晶 粒在负极板内进一步长大，最终在负极板覆盖一层的硫酸铅层，阻碍HS〇r在负极板的内部 扩散，最终导致电池失效。在HRPSoC工况下，放电过程中硫酸铅沉积速率是负极板由外向内 逐渐降低的，因此，硫酸铅晶粒长大速率也是由外向内逐渐减小的。为了提高铅酸电池大电 流充放电性能和循环寿命，必须对铅负极材料进行改进。主要途径之一是将石墨、炭黑、活 性炭等炭材料以"内并"或"内混"形式添加入负极材料中，在负极板内部与外部电解液之间 的传输通道中，增加反应离子的迀移速率，抑制负极的硫酸盐化。 现有技术中，关于制备铅炭电池负极板，是在铅膏中直接加入石墨、碳纳米管等炭 材料，然后通过物理混合后，再在板栅上直接涂敷，因此，这种方法制备的铅炭复合极板中 炭材料的浓度分布是均匀的。均匀分布的负极板会产生二种可能的结果：（1)如果为了保证 板栅和铅膏之间形成粘接效果良好腐蚀层，必须降低炭材料的浓度。但是，加入负极中炭材 料的量过低，将不能在极板内部与外部电解液之间的建立传输通道，增加反应离子的迀移 速率，起到抑制负极硫酸盐化的作用；（2)如果为了抑制硫酸盐化，加入负极中炭材料的量 较高，在板栅和铅膏之间形成腐蚀层粘接效果变差，导致极板活性物质脱落，极板在循环过 程中很容易丧失导电能力，而造成电池寿命迅速降低。中国专利CN 102339991A公开了一种 均匀掺入炭材料制备铅碳电池负极板，局限于利用碳纳米管的优良性能提高电池的性能。 目前直接在负极板中均匀掺入炭材料，制约了铅碳电池循环寿命的进一步提高。 寻找一种更加合适于HRPSoC工况下的负极板炭材料添加方式是解决上述问题的 关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前铅炭电池制备过程中采用均匀掺入炭材料的方式，制 约电池循环寿命的进一步提尚的问题，提供一种铅炭复合梯度负极板，能提尚铅炭电池的 循环寿命。 为了达到上述目的，本专利技术提供了采用下述技术方案： -种铅炭电池负极板，包括板栅和所述板栅上敷涂的负极材料，该负极材料包括 添加剂和数目大于1的复合铅炭膏层。 -种铅炭电池负极板的第一优选方案，从板栅到负极板外表面层各层的炭含量依 次逐渐升尚。 -种铅炭电池负极板的第二优选方案，从板栅至负极板外表面层各层的炭含量依 次逐渐升尚。 一种铅炭电池负极板的第三优选方案，负极材料包括按质量份数计的下述组份： 炭材料1~3份;铅粉90~110份;添加剂2~5.6份;硫酸5~7份;去离子水12~15份。 -种铅炭电池负极板的第四优选方案，负极材料包括按质量份数计的下述组份： 炭材料1~1.8份;铅粉90~100份;添加剂2.5~5份;硫酸6~7份;去离子水12~13.5份。 一种铅炭电池负极板的第五优选方案，炭材料为从活性炭、炭黑、乙炔黑、石墨、膨 胀石墨、纳米碳纤维、碳纳米管、炭纳米线、炭纳米纸中组成的材料中选出至少一种。 -种铅炭电池负极板的第六优选方案，添加剂按质量份数计包括1~2份硫酸钡， 0.5份木质素磺酸钠，0.4~0.6份腐植酸和0.1~0.15份短纤维。 一种铅炭电池负极板的第七优选方案，硫酸的密度为1.28g/cm3。 -种铅炭电池负极板的第八优选方案，按质量百分比计，板栅由下列组份组成:Ca 0.05~0.50%，Snl~5%，Na0.05~0.50%，A10.01~0.50%，Pb93.5~98.89%。 -种铅炭电池负极板的制备方法，包括以下步骤： (1)制备复合铅炭膏料 先于和膏机中均匀搅拌铅粉和负极添加剂;再将炭粉末悬浮液加入和膏机中均匀 搅拌，边搅拌边加入硫酸，后添加去离子水即得所述膏料； (2)制备复合负极板 将复合铅炭膏料层依次涂覆于所述板栅上，固化制得铅炭电池复合负极板。 与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果： 1、本专利技术提供的铅炭复合梯度负极板在板栅和铅膏之间形成的腐蚀层粘接效果 好，在电极内部与外部电解液之间建立了优良性能的传输通道，增加了反应离子的迀移速 率，起到抑制负极硫酸盐化的作用。 2、采用铅炭复合梯度负极板制备的铅炭电池，充电接受能力提高1-2倍，避免在循 环过程中负极材料软化和脱落，提高电池的循环寿命。【附图说明】图1为铅炭电池循环放电次数图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例作进一步详细说明，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术所使用的添加剂包括按质量分数计的下述组份:1~2份硫酸钡，0.5份木质 素磺酸钠，0.4~0.6份腐植酸和0.1~0.15份短纤维。 利用上述负极添加剂制备负极板，制备过程如下所示： (1)在和膏机中，加入铅粉和添加剂，搅拌5分钟； (2)加入炭材料粉末和去离子水，高速搅拌机3000转/分钟搅拌10分钟； (3)将分散好的炭材料悬浮液，每次按比例取X份(X分别为0.15，1.35，3，4.5，6)加 入和膏机中，搅拌5分钟，加入密度为1.28g/cm3的硫酸，搅拌10分钟，分别制成复合铅炭膏 料1*、2*、3*、4*和5*，在搅拌过程中适当添加去离子水，控制铅炭膏料密度为4.0±0. lg/ cm3,铅膏温度小于45 °C〇 (4)按照蓄电池涂板和固化工艺，将所述不同碳含量的复合铅炭膏料1*、复合铅炭 膏料2*.....复合铅炭膏料5*依次涂覆于负极板栅上，然后固化制得铅炭复合梯度负极板。 各实施例中组份的添加量按质量份数计见下表所示： 将上述实施例获得的铅炭复合负极板与蓄电池的正极板、隔板和电解液按照蓄电 池工艺进行装配、化成，分别制得1#、2#和3#铅炭电池，制备4#为对比电池，其使用均匀掺入 炭黑的负极板制得的铅炭电池。按照〇. 1C充满电至2.45V，恒压12h，然后0.1C放电至50% SoC，接着再2C放电60s，2C充电90s，以此循环（电压上限2.45V，下限1.7V)测试。测试结果如 图1所示。 以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技 术人员应当理解，参照上述实施例可以对本专利技术的【具体实施方式】进行修改或者等同替换， 这些未脱离本专利技术精本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅炭电池负极板，包括板栅和所述板栅上敷涂的负极材料，其特征在于，所述负极材料包括添加剂和数目大于1的复合铅炭膏层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晨，杨凯，高飞，刘皓，金翼，刘道坦，惠东，来小康，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11