一种大容量铅炭储能电池及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种大容量铅炭储能电池，属于储能电池技术领域。本发明专利技术大容量铅炭储能电池包括正极板、负极板、隔膜、电解液和电池壳体，正极板和负极板交替设置在电池壳体内且正极板和负极板平行，隔膜设置在正极板与负极板之间，电解液设置在电池壳体内；正极板包括板栅型正极板、正极导电梁和正极导电头，正极导电梁固定设置在板栅型正极板顶端，正极导电头固定设置在正极导电梁的端头，板栅型正极板上涂覆有正极铅膏层；负极板包括板栅型负极板、负极导电梁和负极导电头，负极导电梁固定设置在板栅型负极板顶端，负极导电头固定设置在负极导电梁的端头，板栅型负极板上涂覆有负极铅膏层。该正负极板不弯曲变形，导电性提高，重金属铅用量减少。铅用量减少。

【技术实现步骤摘要】
一种大容量铅炭储能电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种大容量铅炭储能电池及制备方法，属于储能电池


技术介绍

[0002]在环境与能源问题日趋严峻的今天，蓄电池作为新能源产业中能量储存和转换的核心器件，其部分荷电状态下的充电接受能力和寿命受到严格的要求。铅蓄电池具有价格低廉、输出稳定、适于大电流放电等优点，在车辆启动、电动车或电动工具的主电源、备用电源等领域一直具有广泛的应用。铅蓄电池主要包括开放式的液式铅蓄电池和密封式的阀控式铅蓄电池，其中阀控式铅蓄电池具有免维护的优点，因此应用更为广泛。阀控式铅蓄电池由正极板、负极板、隔膜、电解液、带有安全阀的外壳等部分组成，正负极板均采用涂膏式极板，将活性物质填充在特制的铅合金板栅上而制成。
[0003]关于铅蓄电池用板栅，根据其制造方法的不同，大致可以分为铸造板栅和拉网板栅两种。与通过浇铸法制得的铸造板栅相比，通过切拉法制得的拉网板栅不仅可以节约材料成本，而且拉制出的板栅重量差别小，生产效率大幅提高。因此，目前倾向于采用拉网板栅来逐渐代替传统的铸造板栅。
[0004]然而，铅酸畜电池本身存在许多不足，特别是体积大，重量重，活性物质利用率低，重量比能量低，循环寿命短，为了提高铅酸蓄电池的性能，世界各国从板栅材料和电池结构入手，相继专利技术一些新型板栅材料如铜拉板栅、铅布、泡沫铅以及钛基二氧化铅等，这些材料均有增加蓄电池比能量的效果，与传统板栅相比，比能量提高了30％，但这些材料因致密性差而使用寿命短，且存在铜析出等问题。
[0005]此外，添加剂是铅酸蓄电池的重要成分，对蓄电池的性能有着重要的影响，加入铅酸蓄电池中的添加剂一般分为:极板添加剂和电解液添加剂。极板添加剂在和膏时加入，对负极板来讲，主要作用是抗收缩，又称为膨胀剂；对正极板来讲，主要增加极板的强度，防止软化、脱落和增加导电性等。电解液添加剂在电解液配制时加入，主要作用是增加电池的充放电性能和减缓板栅腐蚀等。传统的铅膏，主要为硫酸铅、氧化铅和游离铅，经过化成后转化为活性物质，但正极铅膏氧化生产二氧化铅由于电阻大，电荷接受能力差，放电时由于浓差极化等因素的影响，活性物质的利用率低。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有铅炭储能电池的问题，提出了一种大容量铅炭储能电池及制备方法，大容量铅炭储能电池具有长循环寿命、高能量密度的特点，与传统铅酸(炭)电池制造工艺相比，极大的提高了其整体结构的稳定性和可靠性，正负极板不会弯曲变形，导电性显著提高，大大减少重金属铅的用量，改变了传统铅酸(炭)电池的制造工艺和结构，消除了电池组装过程极耳焊接产生的铅蒸汽对周围环境产生的污染。
[0007]一种大容量铅炭储能电池，包括正极板1、负极板2、隔膜3、电解液和电池壳体4，正极板1和负极板2交替设置在电池壳体4内且正极板1和负极板2平行，隔膜板3设置在正极板
1与负极板2之间，电解液设置在电池壳体4内；
[0008]正极板1包括板栅型正极板、正极导电梁和正极导电头，正极导电梁固定设置在板栅型正极板顶端，正极导电头固定设置在正极导电梁的端头，板栅型正极板上涂覆有正极铅膏层，正极铅膏中含有改性Al2O3复合粉末和/或活性β
‑
PbO2复合粉末；
[0009]负极板2包括板栅型负极板、负极导电梁和负极导电头，负极导电梁固定设置在板栅型负极板顶端，负极导电头固定设置在负极导电梁的端头，板栅型负极板上涂覆有负极铅膏层，负极铅膏中含有活性SiO2复合粉末和/或SiC复合粉末；
[0010]充电时，正极导电头并联后外接电源正极，负极导电头并联后外接电源负极；放电时，正极导电头并联后做为电源正极，负极导电头并联后做为电源负极。
[0011]所述板栅型正极板为铝基铅银多元复合材料极板，板栅型负极板为铝基铅锡多元复合材料极板，正极导电梁和负极导电梁均为铝或铝合金导电梁，正极导电头和负极导电头均为铜铝复合导电头。
[0012]所述铝基铅银多元复合极板由内到外依次包括铝或铝合金主体层、铅锡铝多元合金层和铅银多元合金层；铝基铅锡多元复合极板由内到外依次包括铝或铝合金主体层、铅锡铝合金层。
[0013]优选的，所述基铅银多元复合极板中铝或铝合金主体层的厚度为1～9mm，铅锡铝合金层的厚度为0.5～3mm，铅银多元合金层的厚度为1～8mm；铝基铅锡多元复合极板中铝或铝合金主体层的厚度为1～9mm，铅锡铝合金层的厚度为0.5～3mm，铅锡多元合金层厚度为1～6mm。
[0014]优选的，所述的铅锡铝合金中锡占0.2～1.5wt.％、铝占0.05～0.30wt.％、余量为Pb；铅银多元合金层中银占0.01～0.30wt.％、钙含量0.05～0.08wt.％、锶含量0.03～0.06wt.％、稀土元素含量0.03～0.05wt.％、钛含量0.03～0.10wt.％、钴含量0.03～0.05wt.％、余量为Pb；铅锡多元合金中锡占0.2～1.5wt.％、铝占0.005～0.02wt.％、钙含量0.05～0.12wt.％、锶含量0.03～0.06wt.％、稀土元素占0.03～0.05wt.％、余量为Pb。
[0015]优选的，以正极铅膏的质量为100％计，铅粉75～85％、红丹2.0～8.0％、活性β
‑
PbO2复合粉末和/或改性Al2O3复合粉末2.0～6.0％、胶体石墨0.5～2.0％、短纤维0.1～0.2％，硫酸镁0.05～0.15％、硫酸溶液5.0～8.0％(比重1.40)、H2O9.0～12.0％％；以负极铅膏的质量为100％计，铅粉75～85％、活性炭0.5～5.0％、改性SiC复合粉末和/或改性SiO2复合粉末1.0～5.0％、硫酸钡0.3～1.0％、木素0.1～0.5％，炭黑0.1～0.4％、腐殖酸0.1～0.5％、硫酸溶液5.0～8.0％(比重1.40)、H2O 10～14％；正极铅膏层的厚度为2～12mm，负极铅膏层的厚度为2～12mm。
[0016]优选的，所述活性β
‑
PbO2复合粉末为β
‑
PbO2‑
Ag
‑
CoOx，改性Al2O3复合粉末为Al2O3‑
Ag
‑
CoOx，以活性β
‑
PbO2复合粉末的质量为100％计，Ag为占0.1～1.2％、CoOx占1～5％、余量为β
‑
PbO2；以改性Al2O3复合粉末的质量为100％计，Ag为占0.1～1.2％、CoOx占1～5％、余量为Al2O3；改性SiC复合粉末为锡包覆SiC的核壳复合粉，Sn占改性SiC复合粉末的1～10wt.％，改性SiO2复合粉末为锡包覆SiO2粉末的核壳复合粉，Sn占改性SiO2复合粉末的1～10wt.％。
[0017]所述β
‑
PbO2‑
Ag
‑
CoOx的制备方法，包括以下具体步骤：
[0018]以不锈钢作为阳极板，纯铅作为阴极板，在氟硼酸体系中复合阳极电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大容量铅炭储能电池，其特征在于：包括正极板(1)、负极板(2)、隔膜(3)、电解液和电池壳体(4)，正极板(1)和负极板(2)交替设置在电池壳体(4)内且正极板(1)和负极板(2)平行，隔膜(3)设置在正极板(1)与负极板(2)之间，电解液设置在电池壳体(4)内；正极板(1)包括板栅型正极板、正极导电梁和正极导电头，正极导电梁固定设置在板栅型正极板顶端，正极导电头固定设置在正极导电梁的端头，板栅型正极板上涂覆有正极铅膏层，正极铅膏中含有改性Al2O3复合粉末和/或活性β
‑
PbO2复合粉末；负极板(2)包括板栅型负极板、负极导电梁和负极导电头，负极导电梁固定设置在板栅型负极板顶端，负极导电头固定设置在负极导电梁的端头，板栅型负极板上涂覆有负极铅膏层，负极铅膏中含有活性SiO2复合粉末和/或SiC复合粉末；充电时，正极导电头并联后外接电源正极，负极导电头并联后外接电源负极；放电时，正极导电头并联后做为电源正极，负极导电头并联后做为电源负极。2.根据权利要求1所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：板栅型正极板为铝基铅银多元复合材料极板，板栅型负极板为铝基铅锡多元复合材料极板，正极导电梁和负极导电梁均为铝或铝合金导电梁，正极导电头和负极导电头均为铜铝复合导电头。3.根据权利要求2所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：铝基铅银多元复合材料极板由内到外依次包括铝或铝合金主体层、铅锡铝合金层和铅银多元合金层；铝基铅锡多元复合材料极板由内到外依次包括铝或铝合金主体层、铅锡铝合金层和铅锡多元合金层。4.根据权利要求3所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：铝基铅银多元复合材料极板中铝或铝合金主体层的厚度为1～9mm，铅锡铝合金层的厚度为0.5～3mm，铅银多元合金层的厚度为1～8mm；铝基铅锡多元复合材料极板中铝或铝合金主体层的厚度为1～9mm，铅锡铝合金层的厚度为0.5～3mm，铅锡多元合金层厚度为1～6mm。5.根据权利要求2或3所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：铅锡铝合金中锡占0.2～1.5wt.％、铝占0.05～0.30wt.％、余量为Pb；铅银多元合金层中银占0.01～0.30wt.％、钙含量0.05～0.08wt.％、锶含量0.03～0.06wt.％、稀土元素含量0.03～0.05wt.％、钛含量0.03～0.10wt.％、钴含量0.03～0.05wt.％、余量为Pb；铅锡多元合金中锡占0.2～1.5wt.％、铝占0.005～0.02wt.％、钙含量0.05～0.12wt.％、锶含量0.03～0.06wt.％、稀土元素占0.03～0.05wt.％、余量为Pb。6.根据权利要求1所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：以正极铅膏的质量为100％计，铅粉75～85％、红丹2.0～8.0％、活性β
‑
PbO2复合粉末和/或改性Al2O3复合粉末2.0～6.0％、胶体石墨0.5～2.0％、短纤维0.1～0.2％，硫酸镁0.05～0.15％、硫酸溶液5.0～8.0％、H2O 9.0～12.0％％；以负极铅膏的质量为100％计，铅粉75～85％、活性炭0.5～5.0％、改性SiC复合粉末和/或改性SiO2复合粉末1.0～5.0％、硫酸钡0.3～1.0％、木素0.1～0.5％，炭黑0.1～0.4％、腐殖酸0.1～0.5％、硫酸溶液5.0～8.0％、H2O 10～14％；正极铅膏层的厚度为2～12mm，负极铅膏层的厚度为2～12mm。7.根据权利要求1或6所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：活性β
‑
PbO2复合粉末为β
‑
PbO2‑
Ag
‑
CoOx，改性Al2O3复合粉末为Al2O3‑
Ag
‑
CoOx，以活性β
‑
PbO2复合粉末的质量为100％计，Ag为占0.1～1.2％、CoOx占1～5％、余量为β
‑
PbO2；以改性Al2O3复合粉末的质量为100％计，Ag为占0.1～1.2％、CoOx占1～5％、余量为Al2O3；改性SiC复合粉末为锡包覆SiC的核壳复合粉，Sn占改性SiC复合粉末的1～10wt.％，改性SiO2复合粉末为锡包覆SiO2粉末的核壳
复合粉，Sn占改性SiO2复合粉末的1～10wt.％。8.根据权利要求7所述大容量铅炭储能电池，其特征在于：β
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郭忠诚，陈步明，周建峰，
申请(专利权)人：昆明理工恒达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：