铅酸蓄电池增强型板栅正极板制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，该正极板包括：由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅；涂覆于所述正极板栅表面的活性物质。本实用新型专利技术所提供的铅酸蓄电池增强型板栅正极板，由于其正极板栅由碳纤维增强铅基复合材料制成，而所述碳纤维增强铅基复合材料具有较高的比强度和比模量，且在电池充放电过程中，碳纤维各组分不参与电池的电化学反应，因此，所述正极板栅具有高强度、高强承载能力及较强的抗蠕变能力，故可大大提高活性物质之间以及活性物质与正极板栅小格之间的结合力，从而使得所述活性物质不易软化、脱落，进而可提高铅酸蓄电池的使用寿命。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及蓄电池
，更具体地说，涉及一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板。
技术介绍
在石油等能源日渐紧张、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。电动自行车上给其提供电能的设备为蓄电池，即蓄电池是电动自行车的能源。目前，应用于电动自行车上的蓄电池多为铅酸蓄电池(约占市场份的95%以上)，这是由于铅酸蓄电池具有资源丰富、价格低廉且安全性能好等多项优点。但是，相对镍-金属氢化物电池或锂电池等电池体系来说，所述铅酸蓄电池又具有使用寿命短的缺点。根据多项研究表明，造成铅酸蓄电池寿命短的主要原因为铅酸蓄电池正极活性物质(一般为二氧化铅)软化，进而使得二氧化铅脱落到电解液中，在电池内部形成短路，从而使电池失去容量，造成电池失效。而造成正极活性物质软化、脱落的原因跟正极板栅的腐蚀变形有很大的关系。目前生产上常见的正极板栅的材料有铅锑合金、低锑或超低锑合金、铅钙等，由这些材料形成的正极板栅在蓄电池的充电过程中都会被腐蚀成PbO2,而PbO2的分子体积大约为铅体积的 1. 4倍，加之PbOJ^膜具有一定的孔隙，因此，腐蚀产物的体积比铅合金体积大得多，从而使得正极板栅处于应力状态下，进而逐渐发生蠕变而线性长大，最终丧失支撑活性物质的作用，使得所述活性物质软化、脱落，致使铅酸蓄电池失效，降低了铅酸蓄电池的使用寿命。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，该正极板能有效地提高铅酸蓄电池的使用寿命。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案—种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，该正极板包括由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅；涂覆于所述正极板栅表面的活性物质。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述碳纤维增强铅基复合材料的组分包括炭纤维、石墨纤维和铅基。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述铅基包括电解铅或合金铅。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述碳纤维增强铅基复合材料的组分重量百分比为炭纤维0. 1 50%、石墨纤维0. 1 50%、电解铅或合金铅50 99. 9%。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述碳纤维增强铅基复合材料的组分重量百分比为炭纤维1 10%、石墨纤维1 10%、电解铅或合金铅80 98%。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述碳纤维增强铅基复合材料的组分重量百分比为炭纤维2. 5%、石墨纤维1. 5%、电解铅或合金铅96%。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述炭纤维和石墨纤维的比强度均为2000MPa，比模量均为250GPa。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述正极板栅由碳纤维增强铅基复合材料浇铸而成。优选的，上述铅酸蓄电池增强型板栅正极板中，所述活性物质为二氧化铅。从上述技术方案可以看出，本技术所提供的铅酸蓄电池增强型板栅正极板包括由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅；涂覆于所述正极板栅表面的活性物质。 本技术所提供的铅酸蓄电池增强型板栅正极板，由于其正极板栅由碳纤维增强铅基复合材料制成，而所述碳纤维增强铅基复合材料具有较高的比强度和比模量，因此，所述正极板栅具有高强度和高强承载能力，从而增强了正极板的结构强度和尺寸稳定性；且由于正极板栅中的碳纤维各组分不参与电池的电化学反应，因此，随着电池充放电的进行，所述正极板和正极板栅的结构强度依旧不变，从而大大提高了所述正极板栅的抗蠕变能力，提高了活性物质之间以及活性物质与正极板栅小格之间的结合力，使得所述活性物质不易软化、脱落，进而提高了铅酸蓄电池的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。正如
技术介绍
部分所述，由于正极板栅在铅酸蓄电池的充电过程中易于被腐蚀成 PbO2，从而产生蠕变并线性长大，致使所述活性物质软化、脱落，最终导致铅酸蓄电池失效， 降低了其使用寿命。专利技术人对此做了深入的研究，研究发现应用于电动自行车中的铅酸蓄电池，其使用条件为重负荷、深循环，在这种条件下，电池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，其尺寸将线性增大，这是造成电池正极活性物质软化、脱落的一个重要因素。铅酸蓄电池的正极板在制造时，铅膏填满在正极板栅(可简称板栅)的小格中，经过压制、固化、化成后，正极活性物质比较牢固地固定在板栅小格中，这时，PbO2颗粒之间以及PbO2与板栅之间都有着良好的接触和结合力。但是，正极板栅在循环过程中受到腐蚀而尺寸长大，使板栅的每个小格子的容积增加，从而给正极活性物质的膨胀创造了条件。铅酸蓄电池放电时，正极活性物质PbO2转化为PbSO4,由于PbSO4的比容比PbO2大， 所以整个正极活性物质体积增加，如果容纳活性物质的板栅小格子容积不变，则PbSO4的形成只能使正极板的孔隙率降低，表观体积不会变化。但是在板栅变形长大时，整个正极板的体积也会增长、膨胀，在电池充电时PbSO4又转化为PbO2，这样正极板的孔隙率将随着循环次数的增加而增加，孔隙率过分增加将极大地降低正极活性物质与板栅之间的结合力以及活性物质颗粒之间的结合力，从而最终导致所述活性物质软化、脱落，致使铅酸蓄电池失效，降低了铅酸蓄电池的使用寿命。因此，为了提高铅酸蓄电池的使用寿命，亟待解决的问题是提高正极板栅的抗长大和抗蠕变能力。而导致正极板栅发生蠕变、线性长大的原因在于其易被腐蚀，故需要寻求一种既可支撑活性物质又不易被腐蚀的材料来制作正极板栅。专利技术人研究发现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，因此，碳纤维是新一代的增强材料。所述碳纤维作为增强材料被加入到树脂、金属、陶瓷等材料中， 构成的高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等也均具有优异的增强性能。例如碳纤维增强树脂复合材料的抗拉强度可达3500Mpa以上，是钢的7 9倍，抗拉弹性模量为23000 43000Mpa，亦高于钢。所述碳纤维根据不同的用途又有多种类型，例如含碳量高于99%的石墨纤维具有较好的导电性能；炭纤维具有较高的比强度和比模量，可作为增强物质被加入到不同的金属或非金属材料中，提高这些材料的强度。基于此，本技术提供一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，参考图1，图1为本技术实施例所提供的一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板的结构示意图，该正极板包括由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅1和涂覆于所述正极板栅1表面的活性物质2 ；其中，所述活本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，其特征在于，包括：由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅；涂覆于所述正极板栅表面的活性物质。

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池增强型板栅正极板，其特征在于，包括 由碳纤维增强铅基复合材料制成的正极板栅；涂覆于所述正极板栅表面的活性物质。2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池...

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