一种铅炭电池管式负极板制造技术

本发明专利技术提出了一种铅炭电池管式负极板，该极板包括负极板栅和填充的活性物质粉末，负极板栅为横梁和与其垂直的导电芯构成的栅栏结构负极板栅外面设置有一套层，套层和导电芯的间隙填充活性物质，活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成：铅粉57～95wt%、电容性炭材料1～40wt%、炭黑〉0.1～0.5wt%、硫酸钡0.3～2wt%、木质素磺酸钠〉0～1.2wt%、腐植酸0.5～2wt%和短纤维0.05～<0.1wt%。该铅炭电池管式负极板制造工艺简单，容易实现，稳定铅膏结构，防止铅膏脱落，延长电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种铅炭电池管式负极板
本专利技术涉及铅酸蓄电池
，具体涉及一种铅炭电池管式负极板。
技术介绍
随着石油短缺问题和城市环境问题的日益突出，大力发展新能源产业和电动汽车产业成为国民经济可持续发展所面临的两大重要问题。二次电源作为能量存储和转换的器件，已成为制约这两大产业发展的关键。铅酸电池已经历了近150多年的发展历程，具有原材料来源丰富、安全可靠性好、性价比高、可回收利用等优点，在二次电源领域占据重要地位，其在理论研究方面，在产品种类及品种、产品电气性能等方面都得到了长足的进步，不论是在交通、通信、电力、军事还是在航海、航空各个经济领域，铅酸电池都起到了不可缺少的重要作用。随着新型储能和动力市场的不断发展，对铅酸电池的能量密度、功率密度以及循环寿命也提出了更高的要求。特别是在混合动力汽车以及间歇性新能源存储应用中，要求二次电池能够在部分荷电状态下具有良好的充电接受能力和较长的循环寿命。传统铅酸电池在这种工况下，负极表面极易形成粗大的“惰性”硫酸铅晶体，在随后的充电过程中，不能可逆的转化为铅，从而导致电池的充电接受能力下降，恶化电池循环性能。铅炭电池是一种电容型铅酸电池，在铅酸电池的负极中加入了高比表面积和高电容活性的炭材料,可以吸收瞬间大电流,抑制表面硫酸盐化,使电池兼具高容量和高功率的特性，普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅(Pb02)，负极活性材料是铅(Pb)，若把负极活性材料Pb全部换成炭材料,则普通铅酸电池变成混合电容器；若把炭材料混合到负极活性材料Pb中，则普通铅酸电池变成铅炭电池。它将具有双电层电容特性的炭材料(C)与海绵铅(Pb)负极进行合并制作成既有电容特性又有电池特性的Lead-carbon双功能复合电极(以下简称Lead-carbon电极)，Lead-carbon复合电极再与Pb02正极匹配组装成Lead-carbon电池。铅碳电池是一种新型的超级电池,铅碳电池是将铅酸电池和超级电容器两者合一:既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能——90分钟就可充满电(铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30 次)。目前的铅炭电池的负极极板一般为铅膏涂覆于基体上的结构，例如申请号为CN201210371066.2，专利技术名称为“一种铅炭电池负极极板”的专利技术专利申请，涉及一种铅炭电池负极极板，它在铅粉为主的活性物质中还添加占铅膏总重量0.1?IOwt.%的活性炭，活性物质加水和1.0?1.4g/cm3的硫酸混合均匀而成铅膏，将该铅膏涂覆于铅钙合金基体，干燥后制备而成，炭添加剂的比表面积在1000-3000m2/g之间。由于炭和铅在密度上的较大差异，直接在负极铅膏中混入炭材料，存在着炭材料难以均匀分散、铅膏与极板结合力差的问题。炭材料与铅粉的不均匀混合，将影响负极涂膏的稳固性，降低极板强度。在负极铅膏中直接加入大量的炭，在循环过程中容易造成铅膏的脱落，降低电池的寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术针对铅膏稳固性差和易脱落的问题，提供了一种铅炭电池管式负极板，稳定铅膏结构，防止铅膏脱落，延长电池的使用寿命。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案为:—种铅炭电池管式负极板，极板包括负极板栅和填充的活性物质粉末，负极板栅为横梁和与其垂直的导电芯构成的栅栏结构，负极板栅外面设置有一套层，套层和导电芯的间隙填充活性物质，套层、负极板栅和封底构成密封腔体，活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成:铅粉57?95wt%、电容性炭材料I?40wt%、炭黑〉0.1?0.5wt%、硫酸钡0.3?2wt%、木质素磺酸钠〉0?1.2wt%、腐植酸0.5?2wt%和短纤维0.05?〈0.lwt%。进一步的,活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成:铅粉57?64wt%、电容性炭材料34?40wt%、炭黑〉0.1?0.5wt%、硫酸钡0.3?0.9wt%、木质素磺酸钠0.2?0.9wt%、腐植酸0.5?2wt%和短纤维0.05?〈0.lwt%。进一步的，负极板栅材质为金属、碳泡沫或硬质塑料中的一种。进一步的，金属为铅、铜、钦、组、鹤、招中的一种。进一步的，负极板栅材质非铅时，负极板栅表面采用镀铅处理。碳泡沫采用电镀镀铅，硬质塑料采用化学镀镀铅。进一步的，套层材质为涤纶或无纺布。材质为无纺布时，无纺布内部涂布胶水定型。进一步的，套层的横截面为圆形、椭圆形或矩形。进一步的，电容性炭材料为活性炭、膨胀石墨、炭黑、碳纤维、纳米碳管或石墨烯中的一种或几种。进一步的,炭黑比表面积小于50m2/g。进一步的，短纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯。一种制备铅炭电池管式负极板的方法，包括如下步骤:I)组装:将套层套于负极板栅上；2)和料:将铅粉、电容性炭材料、炭黑、硫酸钡、木质素磺酸钠、腐植酸和短纤维均匀混合；3)灌粉:将步骤2所得原料通过气压或者振动方式灌入套层，充分填满套层中的空隙，并扣上封底；4)浸酸干燥:将步骤3所得管式极板浸入硫酸15min?2h，取出后于65°C下进行干燥。进一步的，步骤3灌粉将步骤2所得原料灌入套层一部分，将电容性炭材料灌加入剩余排管中，充分填满套层中的空隙，并扣上封底；进一步的，硫酸密度为1.0?1.3g/cm3，步骤4中干燥的时间为24?36h。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:1.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，制造工艺简单，容易实现。2.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，与铅炭平板电极相比，可实现高含量炭材料的添加，而不引起铅膏脱落或极板强度降低，可充分发挥铅的容量特性和炭的电容特性，缓冲瞬间大电流，抑制负极表面的硫酸盐化，显著改善电池的HRPSoC循环性能。3.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，稳定铅膏结构，防止铅膏脱落，延长电池的使用寿命，在混合动力汽车以及太阳能、风能存储等领域具有广阔的应用前景。4.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，其中炭材料的加入，当电池在频繁的瞬时大电流充放电工作时，主要由具有电容特性的炭材料释放或接收电流，抑制铅酸电池的“负极硫酸盐化”，有效地延长了电池使用寿命。5.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，当电池处于长时间小电流工作时，主要由海绵铅负极工作，持续提供能量。6.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，高的碳含量，使电极具有比传统铅酸电池有更好的低温启动能力、充电接受能力和大电流充放电性能。7.本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，活性炭的加入，提升了电池的功率密度，延长了循环寿命，同时由于活性炭占据了部分电极空间，导致能量密度降低，也可能增加电极析气量。【附图说明】图1是铅炭电池负极板示意图；I负极板栅；2排管；3活性物质；图2是铅炭电池负极板剖面图；【具体实施方式】下面结合实例对本专利技术进行详细的说明。实施例1:如图1所示，本专利技术的一种铅炭电池管式负极板，极板包括表面采用镀铅处理的铅-钙多元合金负极板栅和填充的活性物质粉末，负极板栅为横梁和与其垂直的导电芯构成的栅栏结构，负极板栅外面设置有无纺布套层，套层和导电芯的间隙填充活性物质，活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成:铅粉88.41wt%、电容性炭材料10wt%、炭黑0.4wt%、硫酸钡0.5wt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅炭电池管式负极板，所述极板包括负极板栅和填充的活性物质粉末，所述负极板栅为横梁和与其垂直的导电芯构成的栅栏结构，其特征在于：所述负极板栅外面设置有一套层，所述套层和导电芯的间隙填充活性物质，所述活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成：铅粉57～95wt%、电容性炭材料1～40wt%、炭黑〉0.1～0.5wt%、硫酸钡0.3～2wt%、木质素磺酸钠〉0～1.2wt%、腐植酸0.5～2wt%和短纤维0.05～<0.1wt%。

【技术特征摘要】
1.一种铅炭电池管式负极板，所述极板包括负极板栅和填充的活性物质粉末，所述负极板栅为横梁和与其垂直的导电芯构成的栅栏结构，其特征在于:所述负极板栅外面设置有一套层，所述套层和导电芯的间隙填充活性物质，所述活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成:铅粉57~95wt%、电容性炭材料I~40wt%、炭黑〉0.1~0.5wt%、硫酸钡0.3~2wt%、木质素磺酸钠〉0~1.2wt%、腐植酸0.5~2wt%和短纤维0.05~〈0.lwt%。2.如权利要求1所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于:所述负极板栅材质为金属、碳泡沫或硬质塑料中的一种。3.如权利要求2所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于:所述金属为铅、铜、钛、钽、钨、铝中的一种。4.如权利要求1或2或3所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于:所述负极板栅材质非铅时，负极板栅表面镀铅处理。5.如权利要求1所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于:所述套层材质为涤纶或无纺布。6.如权利要求1所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于:所述套层的横截面为圆形、椭圆形或矩形。7.如权利要求1所述的一种铅炭电池管式负极板，其特征在于所述活性物质为含按重量百分比计的下述物质构成:铅粉57~64wt%、电容性炭材料34~40wt%、炭黑〉0.1~0.5wt%、硫酸钡0.3~0.9wt%、木质素磺酸钠0.2~0.9wt%、腐植酸0.5~2wt%和短纤维0.05 ~〈0.lwt%。8.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晨，刘皓，杨凯，相佳媛，高飞，丁平，陈建，吴贤章，来小康，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，浙江南都电源动力股份有限公司，国网安徽省电力公司，
类型：发明
国别省市：