一种铅炭混合物及制作铅酸电池极板的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制作铅酸电池极板的铅炭混合物，其由以下物料的重量百分比配制：炭混合物：20%～80%、铅粉：20%～80%；其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制：活性炭：10%～80%、导电炭材料：10～50%、粘接剂：5%～50%、纤维：0.1%～1%。本发明专利技术公开了一种用铅炭混合物制作铅酸电池极板的方法。本发明专利技术涂层与极板表面的粘接强度高，析氢抑制剂效果好，涂层既可以涂覆在板栅表面，也可以涂覆在极板表面，比传统的制作铅酸电池的工艺更为灵活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铅炭电池领域，尤其涉及一种用于铅酸电池极板的铅炭混合物以及采用铅炭混合物制作铅酸电池极板的方法。
技术介绍
澳大利亚联邦科学与工业研究会(CSIR0)与日本古川电池株式会社在铅碳电池领域获得了长足的进展，并在各国申请了相关专利。这些专利主要涉及如何使活性炭与负极板活性物质良好结合。古河公司在EP2424011及CN102484245A中提到，将涂覆了活性炭涂层的负极板浸入溶解了十八水和硫酸铝的1.30g/L的硫酸溶液中，通过浸溃，活性炭涂层微孔中会吸附部分铅离子，在化成前的充电处理过程中，微孔中的铅离子还原生成铅，与极板表面的还原铅形成良好的网络。该网络能保证活性炭涂层与极板表面结合良好。这种方法在降低活性炭层粘接剂用量的同时，改善涂层与极板表面的粘接性能，提高了活性炭比电容的发挥。但是该专利有以下缺陷: 一是，极板碳层中活性炭内吸附铅离子有限。通过延长涂覆了活性炭涂层的极板在硫酸溶液中的浸溃时间，达到活性炭微孔中吸附较多量的铅离子方法不是十分可靠。在硫酸溶液中，极板中的铅的氧化物与硫酸反应生成硫酸铅，极板中的硫酸铅溶解度非常低，很难有足够的铅离子扩散到碳层，且被吸附到活性炭微孔中。二是，铅本身是比较好的析氢抑制剂，但如果没有较大量的铅被吸附到活性炭表面和微孔中，就无法起到明显的析氢抑制效果。所以经过这样处理的的活性炭与铅膏复合极板，还需要向碳层或者电解液中添加其他析氢抑制剂。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述现有铅酸电池制作的技术问题，同时开拓新的铅酸电池极板的制作工艺，提出一种结合强度高、析氢抑制剂效果好及制作灵活的铅炭混合物及制作铅酸电池极板的方法。本专利技术提出的一种铅炭混合物，其由以下物料的重量百分比配制: 炭混合物:20% 80%、铅粉:20% 80% ； 其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制: 活性炭:10% 80%、导电炭材料:10 50%、粘接剂:5% 50%、纤维:0.1% 1%。所述的粘接剂包括:聚偏四氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)及丁苯橡胶(SBR)的一种；所述的纤维为短纤维或各种导电碳纤维。本专利技术提出的一种采用铅炭混合物制作铅酸电池极板(板栅)的方法，其步骤如下: 步骤1、铅炭混合物和溶剂的混合按比例秤取铅炭混合物的原料:铅粉、活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维。再秤取重量百分比为309Γ50%的铅炭混合物、重量百分比为509Γ70%的溶剂。先将活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维和溶剂投入搅拌机中，以转速1000转/分进行混合，混合一个小时，再加入铅粉继续进行搅拌一个小时，制成铅炭混合浆料。所述的溶剂为:去离子水、丙酮、无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮的一种。步骤2、铅炭混合浆料的涂覆及定型 将铅炭混合浆料涂覆在电池极板表面，后将极板置于40°C 120°C的烘箱中，经表面干燥后，取出来进行辊压，辊压的压力为0.Γ1兆帕； 或者先将已制备好的铅膏涂覆在电池极板表面，再对极板进行固化、烘烤除水；然后将所述的铅炭混合浆料，涂覆在极板的铅膏层的表面，将极板置于40°C 120°C的烘箱中，经表面干燥后，取出来进行辊压，辊压的压力为0.Γ1兆帕。本专利技术将铅粉混入活性炭、导电炭材料、粘接剂及纤维中，再与溶剂混合制作成涂覆于板栅或极板表面的涂层。借助涂层中的足够量的铅粉在电池充电时被还原，与极板铅膏表面或者板栅表面的还原铅形成较为致密的网络，显著提高了涂层与板栅或者极板表面的粘接强度；涂层中的铅粉与电解液中的硫酸反应后，能在涂层中形成较为充足的铅离子，活性炭中的孔和表面可以吸附足够量的铅离子，并被还原成铅，起到明显的析氢抑制剂效果；涂层既可以涂覆在板栅表面，也可以涂覆在极板表面，比传统制作铅酸电池的工艺更为灵活。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术进行详细的说明: 本专利技术提出的一种铅炭混合物，其由以下物料的重量百分比配制:` 炭混合物:20% 80%、铅粉:20% 80% ； 其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制: 活性炭:10% 80%、导电炭材料:10 50%、粘接剂:5% 50%、纤维:0.1% 1%。活性炭要求其比表面积在100(T3000m2/g，优选150(Tl800m2/g。导电炭材料包括:乙炔黑、科琴黑、导电石墨等可形成导电网络结构的导电炭材料。粘接剂包括:聚偏四氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)及丁苯橡胶(SBR)的一种；所述的纤维为短纤维或各种导电碳纤维。炭混合物占涂层总重的20°/Γ80%，即当炭混合物含量超过20%时，铅粉被充分包裹到涂层中，涂层的粘接主要依靠的是粘接剂的粘接能力，反而粘接强度获得提高。当铅粉含量少于总重的20%时，涂层与极板的板栅、铅膏之间的粘接力会弱化，容易剥落。因此，铅粉含量不少于总重的20%。采用铅炭混合物制作铅酸电池极板(板栅)的方法的较佳实施例，步骤如下: 步骤1、铅炭混合物和溶剂的混合 按比例秤取铅炭混合物的原料:铅粉、活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维，再秤取重量百分比为309Γ50%的铅炭混合物、重量百分比为509Γ70%的溶剂。先将活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维和溶剂投入搅拌机中，以转速1000转/分进行混合，混合一个小时，再加入铅粉继续进行搅拌一个小时后制成铅炭混合浆料。其中，溶剂包括:去离子水、丙酮、无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。适合于去离子水的粘接剂是聚四氟乙烯和丁苯橡胶；适合丙酮等有机溶剂的是聚偏四氟乙烯。具体实施例中，铅炭混合物与溶剂的配制，可以采用如下配比: 铅炭混合物:30%、溶剂:70% ；或铅炭混合物:40%、溶剂:60% ；或铅炭混合物:50%、溶剂:50%ο具体实施例中制备铅炭混合物的炭混合物与铅粉的配制，可采用如下配比: 炭混合物:20%、铅粉:80% ;或炭混合物:80%、铅粉:20% ;或 炭混合物:50%、铅粉:50% ； 而其中的炭混合物由以下物料的重量百分比配制: (I)活性炭:80%、乙炔黑:10 %、粘接剂PVDF:9%、短纤维:1%。或(2)活性炭:10%、科琴黑:50%、粘接剂PTFE:39.4%、短纤维:0.6%。或(3)活性炭:45 %、导电石墨:30%、粘接剂SBR:024.9%、短纤维:0.1%。或(4)活性炭:29%、乙炔黑:20%、粘接剂PTFE:50%、短纤维:1%。或(5)活性炭:54.5%、导电石墨:40%、粘接剂PVDF:5%、短纤维:0.5%。具体实施例中的短纤维也 可以用各种导电碳纤维替代。步骤2、铅炭混合浆料的涂覆及定型 将搅拌好的铅炭混合浆料取出，涂覆在极板(板栅)表面。涂层厚度与极板厚度一致，涂层孔率为70%。再将极板置于40°C ^120°C (优选60°C 100°C )的烘箱中，经表面干燥后，取出来进行辊压，辊压的压力为0.Γ1 (优选0.2^0.5)兆帕。较佳实施中，将极板置于80°C下烘烤10个小时，然后放入液压机中进行挤压，压力为0.2兆帕，制成涂炭极板(板栅)。将按现有技术制作的铅膏涂覆在干燥完毕的涂炭极板的表面，再按照现有极板固化的流程进行固化。然后将固化完毕的极板按照蓄电池装配工艺进行装配，并注入1.30g/L的硫酸溶液，静置f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅炭混合物，其特征在于，由以下物料的重量百分比配制：炭混合物：20%~80%、铅粉：20%~80%；其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制：活性炭：10%~80%、导电炭材料：10~50%、粘接剂：5%~50%、纤维：0.1%~1%。

【技术特征摘要】
1.一种铅炭混合物，其特征在于，由以下物料的重量百分比配制: 炭混合物:20% 80%、铅粉:20% 80% ； 其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制: 活性炭:10% 80%、导电炭材料:10 50%、粘接剂:5% 50%、纤维:0.1% 1%。2.如权利要求1所述的铅炭混合物，其特征在于，所述的粘接剂包括:聚偏四氟乙烯、聚四氟乙烯及丁苯橡胶的一种；所述的纤维为短纤维或各种导电碳纤维。3.一种采用权利要求1所述的铅炭混合物作铅酸电池极板的方法，其包括如下步骤: 步骤1、铅炭混合物和溶剂的混合 按比例秤取铅炭混合物的原料:铅粉、活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维，再秤取重量百分比为309Γ50%的铅炭混合物、重量百分比为509Γ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金丰，张华农，衣守忠，彭斌，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：