正极板抗软化型铅酸蓄电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种正极板抗软化型铅酸蓄电池，包括间隔布置的正极板和负极板，所述正极板上的活性物质表面涂复有一层碳纤维复合涂层。由于在正极板的活性物质表面涂复了具备高强度和高强承载能力的碳纤维复合涂层，本实用新型专利技术大大增强了正极板的结构强度和尺寸稳定性，延长了电池使用寿命。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种正极板抗软化型铅酸蓄电池。
技术介绍
在石油等能源资源日渐紧张，大气环境污染日趋严重的今天，电动自行车这种轻 便快捷、无污染、使用成本低的交通工具，已越来越普及。蓄电池是电动车最为关键的部件， 是电动车的能源，当前广泛使用的是铅酸蓄电池，占市场份的95%以上。铅酸电池因资源丰富、价格低廉且安全性能好等特点而受到广大消费者的认可。 但是，铅酸电池作为电动车的动力电源，与镍_金属氢化物电池及锂电池等电池 体系相比，存在体积比能量和重量比能量低；使用寿命短等缺点。 根据对失效的电动车用铅酸蓄电池的解剖情况来看，部分电池失效的原因是电池 正极活性物质软化，正粉粉脱落到电解液中，电池形成内部短路，使电池失去容量，造成电 池失效。 电动自行车电池的使用条件是重负荷、深循环，在这种条件下，电池的正极活性物 质在多次深充电和深放电后，活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合减弱，并且电 池深循环使用，充电时间长，正极活性物质受到充电存在的析氧冲击严重，正极活性物质密 度下降，最后软化脱落，导致电池失效。 铅酸蓄电池的正极活性物质是由4-Pb02和|3 -Pb02这二种二氧化铅晶型组成 的，其中P-Pb02的电化学活性强于q-Pb02，是电池放出容量的主要物质，但是4-Pb02具有尺寸较大、较硬的颗粒，在正极活性物质中起网络和骨骼作用，使正极活性物质的结 构得以完整，而使电极具有较长的寿命。所以正极的活性和寿命受q-Pb02和P-Pb(^在 二氧化铅中各占比例的影响。在铅酸电池的酸性电解液中，随着循环的进行^Pb02和 P _Pb02的相对含量会发生变化，因为在酸性较强的溶液中，放电产物PbS04充电时氧化成 13 -Pb02，电池放电时g-Pb02生成PbS04，所以在电池充放电的循环中，q-Pb02会逐渐转 化为P-Pb02。这种转化在电池循环的初期电池容量会逐渐升高，但随着充放电的深入进 行，正极物质中a-Pb02的相对比例，越来越小，正极活性物质的结构强度变弱，活性物质之 间的结合力逐渐减弱，并在电池充电的过程中析氧的冲击下，整个正极活性物质的密度下 降，最后软件包化脱落，导致电池失效。 由于a-Pb02具有较好的机械强度和较大的尺寸，由a-Pb02所形成的多晶网络可以作为活性物质的骨骼，而e-Pb(^具有较小的尺寸和大的比表面积，可给出大的比容量 是电极容量的主要提供者。由于循环中3-Pb02逐渐转变为e-Pb(^，从而网络受到削弱和 破坏，最终导致正极活性物质软化并脱落，电池寿命终止。 此外，重负荷，深循环使用的铅酸电池，其正极板栅的腐蚀较其他部分严重，正极板栅在遭受腐蚀时会发生变形，板栅的尺寸线性增大。因腐蚀的最终产物Pb(^的分子体积大约为铅体积的1. 4倍，再加上腐蚀产物Pb02薄膜具有一定的孔隙，这样腐蚀产物的体积比铅合金体积大得多，使板栅金属处于应力状态下，板栅逐渐发生蠕变而线性长大。也是造成电池正极活性物质容易软化脱落的一个重要因素。电池放电时，正极活性物质Pb02转化 为PbS04，由于PbS04的比容比Pb02大所以整个正极板物质体积要增加，如果容纳活性物质 的板栅小格子容积不变，则PbS04的形成只能使极板的孔隙率降低，表观体积不会变化。但 是在板栅变形长大时，整个正极的体积也会增长，正极膨胀，在电池充电时PbS04又转化为 Pb02，这样孔隙率随着循环次数的增加而增加，正极发生了严重膨胀，孔隙率过分增加，活 性物质颗粒之间的结合力降低，电接触被破坏，电池失效。所以，提高板栅的抗长大和抗蠕 变能力可提高正极板的寿命。 碳纤维除具有一般碳材料的各种优良性能外，还具有相当高的比强度和比模量，力学性能优异，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，并兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强材料。根据不同用途碳纤维有多种类型合，例如其中含碳量高于99% 的称石墨纤维，具有较好的导电性能。而炭纤维则具有较高的比强度和比模量，其与相应的 基体(粘结剂)材料混合，可用于桥梁、房屋等的加固，或者与相应基体(粘结剂)材料和 石墨纤维混合可制成高强度导电材料。
技术实现思路
本技术目的是提供一种正极板结构强度高、尺寸稳定性好、使用寿命长的正 极板抗软化型铅酸蓄电池。 本技术的技术方案是一种正极板抗软化型铅酸蓄电池，包括间隔布置的正 极板和负极板，其特征在于所述正极板上的活性物质表面涂复有一层碳纤维复合涂层。 本技术中所述碳纤维复合涂层具体是由组分为炭纤维、石墨纤维、羧甲基纤 维素和氟橡胶或聚四氟乙烯的混合物涂复在正极板活性物质表面后再经烘干、固化制成。 本技术中，所述碳纤维复合涂层进一步是由组分重量百分比为炭纤维20 40% 、石墨纤维20 40% 、羧甲基纤维素5 20% 、氟橡胶或聚四氟乙烯10 30%的混合 物制成膏浆涂复于正极板活性物质表面后再经烘干、固化制成。 上述混合物的组分重量百分比进 一 步限定如下炭纤维2 5 3 5 % 、石墨纤维 25 35%、羧甲基纤维素8 15%、氟橡胶或聚四氟乙烯12 25%。 上述混合物的组分重量百分比优选的方案如下炭纤维35%、石墨纤维35%、羧 甲基纤维素12%、氟橡胶或聚四氟乙烯18%。 本专利技术中上述混合物的总重量占正极板铅膏配方中铅重量的0. 0009 0. 005%。 本专利技术中上述混合物制成的膏浆涂复于正极板活性物质表面后进行烘干的温度 优选20 5(TC，而烘干的时间则为0. 5 2小时。 本技术的所述碳纤维复合涂层中选取的两种碳纤维分别具有不同的功能其 中所述炭纤维使得涂层具备高比模量和高强度，而所述石墨纤维则使涂层具备导电性能。 本技术的所述碳纤维复合涂层中，作为碳纤维基体的羧甲基纤维素、氟橡胶 或聚四氟乙烯均为现有技术中常见的粘结剂。 本技术优点是 1.本技术所述的这种正极板抗软化型铅酸蓄电池，由于在正极板的活性物质 表面涂复了具备高强度和高强承载能力的碳纤维复合涂层，大大增强了正极板的结构强度 和尺寸稳定性。 2.本技术所述的这种正极板抗软化型铅酸蓄电池，由于碳纤维复合涂层中的 各组分均不参与电池的电化学反应，故在电池的整个充放电循环过程中，碳纤维复合涂层 的性质不会发生变化，从而使得其对于正极板结构的增强作用也不会减弱。因而随着电池 充放电的进行，即使正极板活性物质中起网络和骨骼作用的3-Pb02不断转化为|3-Pb02，那么本技术依旧能够保证正极板的结构强度不变。 3、本技术所述的这种正极板抗软化型铅酸蓄电池，由于碳纤维复合涂层在电池充放的过程中能够确保正极板的结构强度不变，故大大提高了正极板栅的抗蠕变能力，延缓了正极板栅长大的进程，使正极板上的活性物质与正极板栅小格之间的结合力不会受到破坏，防止了正极板铅粉的脱落而导致电池失效，从而大大提高了电池的使用寿命。 4、本技术所述的这种正极板抗软化型铅酸蓄电池，由于涂复碳纤维复合涂层大大增强了正极板的结构强度和尺寸稳定性，故减少了正极板活性物质在充放电过程中发生膨胀的机会，提高了活性物质之间的结合力，使活性物质不易形成软化；因此大大减缓了正极板活性物质会随着电池充放电循环的进行而软化脱落的进程，进一步提高了电池的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极板抗软化型铅酸蓄电池，包括间隔布置的正极板（１）和负极板（２），其特征在于所述正极板（１）上的活性物质表面涂复有一层碳纤维复合涂层（３）。

【技术特征摘要】
一种正极板抗软化型铅酸蓄电池，包括间隔布置的正极板(1)和负极板(2)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳颖，高建峰，张娟，周建国，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]