超级电池混合负极铅膏及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超级电池混合负极铅膏及其制备方法，所述铅膏由下列重量份配比的原料混合而成：铅粉：１００，硫酸：４～１０，有机粘结剂：０．１～８，硫酸钡：０．１～２，析氢抑制剂：０．０１～２，活性炭１～７，异向石墨０．１～３，乙炔黑０．０５～１，腐植酸：１～４，红丹：５～１５，水：１２～２１，短纤维：０．１～０．２。本发明专利技术由于加有析氢抑制剂，其中的活性炭保持了高性能的电容特性，使电极具备极高的电容。在部分荷电状态下，超级电池的循环寿命比普通铅酸蓄电池提高１０倍以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铅酸蓄电池制备领域，具体涉及超级电池负极铅膏。
技术介绍
铅酸蓄电池在日常的使用过程中，由于使用方法不当或充电环境无法满足电池 的条件、特别是混合动力电池的工作状态，长使电池欠充浅放，最后导致电池出现失效 (PCL3)。 为解决该技术问题，当今铅酸蓄电池行业创新性地发展将超级电容器与现有的蓄 电池优势结合，使超级电容器的大功率特性和蓄电池高能量密度特性得以集中体现。如专 利申请2009102098751公开了超级电容蓄电池，该专利申请在普通铅酸蓄电池的负极板铅 膏中加入了颗粒状电容电极材料制成复合式负极板，所述的电容电极材料由碳材料、导电 齐U、粘结剂组成，其中的碳材料为活性炭碳纳米管...中一种或几种，其中的导电剂为炭 黑、乙炔黑、石墨...中的一种或几种，其中的粘结剂为PTFE/PVDF/CMC/氟橡胶及氯丁胶中 的一种或两种以上混合物。但是其制备中要将电容电极材料制成颗粒状，不仅制备工艺复 杂，而且可能会导致无法混合均勻。同时，在铅膏中未加入析氢抑制剂，加入的炭无法发挥 应有的超级电容的特性，即无法保证在充放电过程中超级电容器先充放电，对电池起保护 作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超级电池混合负极铅膏，用这种铅膏配方的 负极板制成的电池，具有优越的大电流充放电性能，优异的循环使用寿命，且充电接受能力 强、低温性能好。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供这种铅膏配方的制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现超级电池混合负极铅膏，由下列重量份配比的原料混合而成铅粉100，硫酸 4 10，粘结剂0. 1 8，硫酸钡0. 1 2，析氢抑制剂0. 01 2，活性炭1 7，异向石墨 0. 1 3，乙炔黑0. 05 1，腐植酸1 4，红丹5 15，水12 21，短纤维0. 1 0. 2。超级电池混合负极铅膏中的粘结剂，由下列重量份配比的原料混合而成，有机添 加剂乙烯_醋酸乙烯共聚物(EVA)聚乙烯醇水=1 0. 1 0. 8 1 3 15 20。粘结剂中所述的有机添加剂为聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶、CMC即羧甲基纤维 素钠中的一种、或两种、或两种以上混合。铅膏中所述的析氢抑制剂为氧化铟、氧化铋、硬脂酸、或硬脂酸钡中的一种、或两 种、或两种以上混合。超级电池混合负极铅膏的制备方法，包括下列步骤(1)按上述的重量份配比，将铅粉、硫酸钡、析氢抑制剂、活性炭、异向石墨、乙炔 黑、红丹、腐植酸、短纤维称量倒入容器中，搅拌5-lOmin，使各组分充分混合；(2)按上述的重量份配比，将水快速加入步骤⑴容器内，加完后继续搅拌 5-10min ；本步骤加水，需要快速加入，一般控制时间在1_2分钟内完成；(3)按上述的重量份配比，在8-15min时间内将硫酸缓慢加入步骤(2)容器内，在 加入过程中控制温度低于70°C，加完后继续搅拌5-lOmin ；(4)按上述的重量份配比，向步骤(3)的容器内加入粘结剂，加完后继续搅拌 5-10min，控制铅膏视密度在3. 8-4. 5g/ml。 采用常规的铅酸电池生产涂片设施条件，就可将上述铅膏涂到负极板栅上，经固 化后制得的极板，具有非常好的外观特性及优异的电池电性能。异相石墨主要的作用是导电，因为加入粘合剂后，电池的内阻一般会增大。而石墨 属于炭类，本身也具有电容特性。异相石墨和普通石墨不同点是其析氢电位较普通石墨的 析氢电位低。氧化铟或氧化铋、以及硬脂酸、硬脂酸钡是很好的析氢抑制剂，主要是减少电池的 析氢，炭的加入会使电池提前析氢，因为如果能使炭的析氢电位等同或略低于铅的析氢电 位，这样才能保证电容的性能得以发挥，即在充放电过程中，电容首先充放电，从而对电池 起缓冲作用，延长电池寿命。析氢抑制剂是超级电池的核心技术、关键所在。本专利技术的铅膏制成的负极板，与常规铅膏制成的正极板组成电池，具有电池和电 容特性，与现有技术相比，具有以下优点一、本专利技术由于加入的碳材料未经过造粒处理，更由于加有析氢抑制剂，其中的活 性炭保持了高性能的电容特性，使电极具备极高的电容，由目前公知的200 300F/g提高 到 300 400F/g。二、本专利技术的粘结剂使碳材料(活性炭、异向石墨、乙炔黑)与铅膏中的其他物质 结合力大为增强，极板固化后外观密实，强度比常规极板得以提高(能否用数据说明)，同 时提高了电池的充电接受能力。经跌落实验(即将极板放置一定高度，让其自然下落，铅膏 部分或完全脱落时的跌落次数)，同时观察板栅的腐蚀情况，超级电池极板的跌落次数稍多 于普通电池极板的跌落次数，腐蚀状况也好于普通电池。由于粘结力强，使电池在充放电过 程中不析、不渗炭，所组装的超级电池具有优异的循环寿命。三、优异的循环寿命。由于加有析氢抑制剂，在充放电过程中，能保证电容首先充 放电，从而对电池起保护作用。在部分荷电状态下，超级电池的循环寿命比普通铅酸蓄电池 提高10倍以上。四、大电流充放电性能显著优于普通铅酸蓄电池。超级蓄电池可以IOC放电，而现 有技术只能2C放电；在充电性能上超级蓄电池可以在3-4小时充入90%以上，而现有技术 充入90%以上需耗时10-12小时。五、充电接受能力强。和普通铅酸蓄电池相比，本专利技术的超级电池的充电接受能力 4. 5-6A，而普通铅酸电池的充电接受能力只有2. 0-3. OA。六、低温性能好。在_15°C条件下充放电，超级电池的性能明显优与普通铅酸蓄电 池。具体实施例方式实施例1首先制备粘结剂备用。按重量份取EVA即乙烯-醋酸乙烯共聚物5份，聚乙烯醇 15份，水170份放入容器内，并加热升温至60 70°C，然后，取PTFE即聚四氟乙烯10份加 入上述容器内，采用磁力搅拌或超声分散15min左右即可。制备负极铅膏，按重量份取铅粉100份、硫酸10份、粘结剂2份、硫酸钡0. 8份、氧 化铟0. 8份、硬脂酸0. 8份、活性炭5份、异向石墨1份、乙炔黑0. 8份、腐植酸1份、红丹10 份、水15份、短纤维0.1份。其制备按下列步骤进行 (1)将铅粉、硫酸钡、氧化铟、硬脂酸、活性炭、异向石墨、乙炔黑、红丹、腐植酸、短 纤维倒入容器中，搅拌5-lOmin，使各组分充分混合；(2)将水快速加入步骤(1)容器内，加完后继续搅拌5-lOmin ；(3)在8-15min时间内将硫酸缓慢加入步骤⑵容器内，在加入过程中控制温度低 于70°C，加完后继续搅拌5-lOmin ；(4)向步骤(3)的容器内加入上述已制备好的粘结剂，加完后继续搅拌5-lOmin， 控制铅膏视密度在3. 8-4. 5g/ml。将上述铅膏按常规方法涂于负极板栅上，涂片完成后在60°C、相对湿度96%条 件下固化，固化时间不少于50h，将固化的负板和涂有普通铅膏的正板装入电池盒，制成 6-DZM-12Ah的电动车电池，进行内化成。在本实施例中，所述的硫酸密度为1. 40g/ml，短纤维是电池专用的短纤维，其长度 为 2-4mmο电池容量、充电接受、低温性能按国标方法进行测试，部分荷电状态下循环寿命测 试方法为2. 7A充电至12. 5V，6A放电至11. 8V。经测试该电池在150A电流下放电，比功率达到500W/Kg以上。部分荷电状态下，循环寿命达100，000次以上。充电接受达到5. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
超级电池混合负极铅膏，其特征在于由下列重量份配比的原料混合而成：铅粉：１００，硫酸：４～１０，粘结剂：０．１～８，硫酸钡：０．１～２，析氢抑制剂：０．０１～２，活性炭：１～７，异向石墨：０．１～３，乙炔黑：０．０５～１，腐植酸：１～４，红丹：５～１５，水：１２～２１，短纤维：０．１～０．２％。

【技术特征摘要】
超级电池混合负极铅膏，其特征在于由下列重量份配比的原料混合而成铅粉100，硫酸4～10，粘结剂0.1～8，硫酸钡0.1～2，析氢抑制剂0.01～2，活性炭1～7，异向石墨0.1～3，乙炔黑0.05～1，腐植酸1～4，红丹5～15，水12～21，短纤维0.1～0.2％。2.如权利要求1所述的超级电池混合负极铅膏，其特征在于所述的析氢抑制剂为氧 化铟、氧化铋、硬脂酸、或硬脂酸钡中的一种、或两种、或两种以上混合。3.如权利要求1所述的超级电池混合负极铅膏，其特征在于所述的粘结剂由下列 重量份配比的原料混合而成有机添加剂乙烯-醋酸乙烯共聚物聚乙烯醇水= 1 0. 1 0. 8 1 3 15 20。4.如权利要求3所述的超级电池混合负极铅膏中的粘结剂，其特征在于有...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新春，王殿龙，任安福，陈飞，马换玉，王晓琼，
申请(专利权)人：张天任，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]