一种铅酸超级电池负极板、其制备方法及用其组装得到的铅酸超级电池技术

一种铅酸超级电池负极板、其制备方法及用其组装得到的铅酸超级电池，涉及铅酸电池负极板、制备方法及用其组装的铅酸超级电池。解决现有铅酸超级电池高倍率部分荷电状态工作寿命短问题。负极板包括负极板栅和负极铅膏，负极铅膏表面包电容碳膏，负极铅膏中添膨胀中间相炭微球，所述电容碳膏层由负载氧化铅的活性碳、硬脂酸和乙炔黑等组成。将负极铅膏各物料和膏后涂至负极板栅，固化和化成后，再将电容碳膏涂至外表面，固化即可。将高电容性和导电性的膨胀中间相炭微球掺入负极铅膏，与电容碳膏中活性物质配合，得超级电容性负极板，组装的铅酸超级电池寿命比现有铅酸电池提高３～５倍，比功率提高５倍；应用于中低混合电动汽车和低配纯电动车。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铅酸电池负极板、其制备方法及用其组装得到的铅酸超级电池。
技术介绍
随着石油资源日益减少，以及汽车尾气对城市空气造成越来越严重的污染，世界 各国大力发展新能源汽车来解决这一全球性问题，我国也把电动汽车列为重点发展的战略 性新兴产业。目前，发展电动汽车的瓶颈是动力电池，体现在电池的安全性、价格、寿命、比 能量、比功率和快速充电等。锂离子电池具有高的比能量和循环寿命，但安全性欠佳，尤其 是价格高，近期大众市场难以接受；镍氢电池具有较高的比功率且安全性好，但价格也偏 高，而且由于用镍量多，已没有降价的空间；超级电容器具有很很高的比功率，可快速充电， 但比容量太低，单独使用不能满足电动汽车要求，价格也高；燃料电池更是由于价格问题， 很长一段时间难以商品化。相比之下，铅酸电池在目前所有蓄电池中价格最低，只有锂离子 电池的约1/4、镍氢电池的约1/3，而且安全性好，但其比能量低，倍率性能差，而且寿命短， 也难以满足电动汽车要求。基于以上现状，电动汽车产业要想快速发展，应当在保证动力电 池安全性前提下，首先考虑价格因素。为了使价格低的铅酸电池能够满足电动汽车的要求， 需要提高其比能量、比功率和寿命。铅酸电池已有150年历史，其比能量已很难再提高，但 其比功率和寿命，却因铅酸“超级电池”的问世，有望大幅度提高。其特点是把超级电容材 料与铅酸电池活性物质有效配合，制做成铅酸超级电池，该电池既具有超级电容器的高倍 率特性，又保持铅酸电池的比能量，而且循环寿命远高于铅酸电池。Lam等人制出了超级电池正极是常规的二氧化铅正极，负极包括并联的碳电极 和铅电极。该电池使用的板栅量较多，增加了电池重量。DjavI0v等人往普通铅膏中加入 活性碳、炭黑等材料，他们做的超级电池可以在50% S0C,3% DOD下用2C电流进行充放电， 但是放电倍率还不够高，在实际应用中此放电倍率是达不到要求的。为了满足中度以上混 合电动车对电池比功率、充电接受能力和放电性能的要求，需要进一步提高电池的倍率性 能和充放电深度。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有铅酸超级电池在高倍率部分荷电状态下工作寿命 短的问题，提供了一种铅酸超级电池负极板、其制备方法及用其组装得到的铅酸超级电池。本专利技术的铅酸超级电池负极板，包括负极板栅和涂覆在负极板栅上的负极铅膏， 其中负极铅膏外表面包覆电容碳膏层，负极铅膏中添加有膨胀中间相炭微球(MCMB)，其中， 所述电容碳膏层按重量份由70 80份的负载氧化铅(PbO)的活性碳、5 10份的聚四氟 乙烯、0. 1 1份的羧甲基纤维素钠、0. 1 2份的硬脂酸和5 20份的乙炔黑组成，所述 膨胀中间相炭微球占负极铅膏中铅粉质量的0. 5%。本专利技术的铅酸超级电池负极板的负极铅膏中还添加有负载氧化铅(PbO)的活性碳、亚纳米石墨和导电炭黑，其中以负极铅膏中铅粉质量为基数，负载氧化铅的活性碳占基 数的0. 10%，亚纳米石墨占基数的0. 3%，导电炭黑占基数的0. 5%。本专利技术的铅酸超级电池负极板中负极板的厚度为0. 3 1. 5mm ；所述电容碳膏层 的厚度为0. 1 0. 3mm。本专利技术的铅酸超级电池负极板的制备方法，是通过以下步骤实现的一、在铅酸电 池的负极铅膏原料中添加膨胀中间相炭微球，然后在60°C条件下和膏得负极铅膏，然后将 负极铅膏涂覆至负极板栅上，然后在60°C、相对湿度为90%的条件下固化，固化时间不低 于72小时，得固化后负极板，然后将固化后负极板放入电解液中化成，得化成后负极板，膨 胀中间相炭微球占负极铅膏中铅粉质量的0. 5% ；二、按重量份称取70 80份的负 载氧化铅的活性碳、8 17份的60% (质量)聚四氟乙烯乳液、0. 1 1份的羧甲基纤维素 钠、0. 1 2份的硬脂酸、5 20份的乙炔黑和15 25份的去离子水，然后将称取的物质混 合得电容碳膏，然后将电容碳膏涂覆至步骤一得的化成后负极板的外表面，然后放入80°C 的烘箱中烘12 16h，得铅酸超级电池负极板。本专利技术的铅酸超级电池负极板的制备方法的步骤一中，在铅酸电池的负极铅膏原 料中还添加负载氧化铅的活性碳、亚纳米石墨和导电炭黑，其中以负极铅膏中铅粉质量为 基数，负载氧化铅的活性碳占基数的0. 1 % 10 %，亚纳米石墨占基数的0. 1 % 3 %，导电 炭黑占基数的0. 5%。由本专利技术的铅酸超级电池负极板组装得到的铅酸超级电池，由电池壳，装入电池 壳的依次叠加的负极板、玻璃纤维棉隔板和正极板，以及导流排、极柱、密封阀和硫酸电解 液组成，其中，负极板由负极板栅、涂覆在负极板栅上的负极铅膏和负极铅膏外表面包覆电 容碳膏层组成，负极铅膏中添加有膨胀中间相炭微球，其中，所述电容碳膏层按重量份由 70 80份的负载氧化铅的活性碳、5 10份的聚四氟乙烯、0. 1 1份的羧甲基纤维素钠、 0. 1 2份的硬脂酸和5 20份的乙炔黑组成，所述膨胀中间相炭微球占负极铅膏中铅粉 质量的0. 1% 5%。其中铅酸超级电池中正极板栅的厚度为0. 7 1. 9mm。由本专利技术的铅酸超级电池负极板组装得到的铅酸超级电池，其中负极铅膏中还添 加有负载氧化铅的活性碳、亚纳米石墨和导电炭黑，其中以负极铅膏中铅粉质量为基数，负 载氧化铅的活性碳占基数的0. 10%，亚纳米石墨占基数的0. 3%，导电炭黑占 基数的0. 5%。由本专利技术铅酸超级电池负极板组装得到的铅酸超级电池的组装方法为按顺序依 次将本专利技术的铅酸超级电池负极板、玻璃纤维棉隔板和正极板叠加后，在一定压力(以将 玻璃纤维棉隔板的厚度压缩20%为准)下装入电池壳，焊接导流排和极柱，然后封盖、封端 子、灌硫酸电解液、密封阀和加盖板，得到铅酸超级电池。本专利技术的负极板中采用的膨胀中间相炭微球的球结构完全破碎，球状颗粒变成片 状，并且中间形成介孔，这些介孔既具有电容性质，又能较好传质，同时比普通中间相炭微 球具有更好的导电性能，因此将膨胀中间相炭微球掺入铅酸电池的负极铅膏中既能起到电 化学催化作用，又能发挥电容器大电流放电作用。负载氧化铅的活性碳的采用可以抑制活 性碳表面析氢。本专利技术的膨胀中间相炭微球和负载氧化铅的活性碳均可采用现有公开技术 制备得到。本专利技术的铅酸超级电池负极板中的负极铅膏是在阀控式铅酸电池的负极铅膏基础配方中加入膨胀MCMB、改性活性碳、亚纳米石墨及导电炭黑，同时将该超级电容材料与外 层的电容碳膏中的电池活性物质有效配合，其中外层电容碳膏相当于并联上一个超级电容 器，得到具有超级电容性能的负极板。由本专利技术的铅酸超级电池负极板组装得到的铅酸超级电池的寿命比现有普通铅 酸电池的寿命提高3 5倍，比功率提高5倍以上，而本专利技术的铅酸超级电池的成本只比普 通铅酸电池高40% 50%。因此，采用本专利技术的负极板的铅酸超级电池是中低混合电动汽 车和低配纯电动车的首选动力电池，配备该铅酸超级电池的电动汽车，因价格优势和适合 城市交通，将最快成为大量商品化的电动汽车。本专利技术通过在负极铅膏加入膨胀中间相炭微球、负载氧化铅的活性碳、亚纳米石 墨和导电炭黑，以及在负极板外表面包覆电容碳膏层，使得到的铅酸超级电池能够在更高 倍率、更大放电深度和荷电范围进行充放电(40% 80% S0C,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸超级电池负极板，包括负极板栅和涂覆在负极板栅上的负极铅膏，其特征在于负极铅膏外表面包覆电容碳膏层，负极铅膏中添加有膨胀中间相炭微球，其中，所述电容碳膏层按重量份由７０～８０份的负载氧化铅的活性碳、５～１０份的聚四氟乙烯、０．１～１份的羧甲基纤维素钠、０．１～２份的硬脂酸和５～２０份的乙炔黑组成，所述膨胀中间相炭微球占负极铅膏中铅粉质量的０．１％～５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王殿龙，朱俊生，王林，郎笑石，任安福，胡新春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]