專利名稱：高功率型鉛酸蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高功率型鉛酸蓄電池。
背景技術(shù)：
在石油等能源資源日漸緊張，大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，電動自行車這種輕便快捷、無污染、使用成本低的交通工具，已越來越普及。蓄電池是電動車最為關(guān)鍵的部件，是電動車的能源，當(dāng)前廣泛使用的是鉛酸蓄電池，占市場份的95%以上。鉛酸蓄電池因資源豐富、價格低廉且安全性能好等特點而受到廣大消費者的認可。 但是，鉛酸蓄電池作為電動車的動力電源，與鎳-金屬氫化物電池及鋰電池等電池體系相比，存在體積比能量低、重量比能量低；使用壽命短等缺點。并且現(xiàn)有的鉛酸蓄電池是低比功率產(chǎn)品，不能進行大電流快速充放電，在實際使用過程中，如在起動、加速、上坡、頂風(fēng)等需大電流放電，這種強迫蓄電池瞬間提供大電流放電的使用情況，對電池極板特別是負極板的沖擊很大。鉛酸蓄電池在重負荷使用時，容量往往受限于負極，當(dāng)高電流密度放電時，短時間內(nèi)負極上大量的鉛離子轉(zhuǎn)入電解液，此時來不及形成新的晶核，鉛離子只有產(chǎn)生沒有消耗，溶液中過飽和度較大，較之低電流密度放電，容易形成數(shù)量較多、尺寸較小的晶核，從而生成致密的硫酸鉛層造成負極不同程度的穩(wěn)定鈍化，雖然負極板上添加的膨脹劑有去鈍化的作用，但是隨著電池的循環(huán)，這些膨脹劑隨電池內(nèi)部的氧循環(huán)過程而逐漸被氧化和降解，此時放電電流密度越大，越易產(chǎn)生鈍化，而使負性活性物質(zhì)逐漸喪失放電能力，使用壽命縮短。同時，由于電動車電源屬于大電流深度充放電循環(huán)使用，作為動力電源的鉛酸蓄電池在開始放電時，最先生成小顆粒硫酸鉛晶體，隨著放電的深入，在形成新的小顆粒晶體的同時，原有的小晶體逐漸生長變大，由于硫酸鉛在稀溶液中的溶解度較大，它的生長速度比在濃溶液中大，硫酸鉛的形成需要消耗硫酸，電池中的硫酸濃度將隨著放電的進行逐漸下降，放電后期，可直接生成大顆粒硫酸鉛晶體，因此，電池放電深度越深，產(chǎn)生的大顆粒硫酸鉛晶體越多。在充電時，因為大顆粒硫酸鉛晶體較小顆粒硫酸鉛晶體難還原，所以隨著深度放電循環(huán)的進行，不能還原的大顆粒硫酸鉛晶體在負極板上逐漸積累，當(dāng)這種大顆粒硫酸鉛晶體積累到一定程度后，負極板上將產(chǎn)生不可逆硫酸鹽化，容量明顯下降，從而電池壽命終止。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是為克服現(xiàn)有鉛酸蓄電池的上述不足，而提供一種具備電容儲
能特點、高比功率、可快速大電流充放電的高功率型鉛酸蓄電池，具有較長的使用壽命。
本實用新型的技術(shù)方案是一種高功率型鉛酸蓄電池，包括間隔布置的正極板和
負極板，其特征在于所述負極板上的活性物質(zhì)表面噴壓有一層多孔碳復(fù)合噴沙層。
本實用新型中所述多孔碳復(fù)合噴沙層具體是由組分重量百分比為多孔碳材料
45 75%、羧甲基纖維素5 15%、乙炔黑5 15%、石墨6 15%、聚四氟乙烯6 18%
的混合物制成顆粒狀噴壓在濕潤的負極板活性物質(zhì)表面，再經(jīng)烘干、固化制成。[0007] 所述多孔碳復(fù)合噴沙層進一步是將組分重量百分比為多孔碳材料50 70%、羧甲基纖維素8 12%、乙炔黑8 12%、石墨6 12%、聚四氟乙烯8 14%的混合物制成顆粒狀噴壓在濕潤的負極板活性物質(zhì)表面后再經(jīng)烘干、固化制成。 所述多孔碳復(fù)合噴沙層優(yōu)選的方案是將組分重量百分比為多孔碳材料60%、羧甲基纖維素10%、乙炔黑10%、石墨8%、聚四氟乙烯12%的混合物制成顆粒狀噴壓在濕潤的負極板活性物質(zhì)表面后再經(jīng)烘干、固化制成。 本實用新型中所述多孔碳材料、羧甲基纖維素、乙炔黑、石墨和聚四氟乙烯的混合
物的總重量占負極板鉛膏配方中鉛重量的O. 001 0. 05%。而至于負極板的鉛膏配方為公
知技術(shù)，本實用新型中對其組分及配比均參照現(xiàn)有技術(shù)，而不作任何限定。 本實用新型中所述多孔碳材料采用能形成界面雙電層儲能的碳材料，如活性碳粉
末、碳纖維、納米碳管中的一種，其電化學(xué)電容應(yīng)大于100F/g。 所述烘干溫度優(yōu)選20 50"，相對濕度50% 100%，而烘干的時間則為1 12小時。 本實用新型中所述多孔碳材料、羧甲基纖維素、乙炔黑、石墨和聚四氟乙烯的混合物采用常規(guī)的制粒工藝制成顆粒，且確保顆粒粒度大于100目。 本實用新型中所述多孔碳復(fù)合噴沙層在負極板活性物質(zhì)表面的噴沙覆蓋率應(yīng)大于60%。 本實用新型基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在負極板上引入了具有電化學(xué)雙電層儲能特性的多孔碳復(fù)合噴沙層，能在電解液/電極材料兩相界面上形成電化學(xué)雙電層貯存能量，使得負極板具有超級電容的性能，以此使電池兼有電容儲能的特點，同時具備了高比功率，可快速大電流充放電的特性。 由于電池負極板上的電容儲能的貢獻，可快速提供電荷和快速吸收電荷，使本應(yīng)
與負載電流相等的電池負極板上的電流降了下來，減少了負極板表面的鈍化現(xiàn)象，同時相
應(yīng)地減少了電池的放電深度，延緩了難還原性大顆粒硫酸鉛晶體在負極板上的積累進程，
從而延長了電池的使用壽命。 本實用新型優(yōu)點是 1、本實用新型基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在負極板上引入了具有電化學(xué)雙電層儲能特性的多孔碳復(fù)合噴沙層，能在電解液/電極材料兩相界面上形成電化學(xué)雙電層貯存能量，使得負極板具有超級電容的性能，以此使電池兼有電容儲能的特點，同時具備了高比功率，可快速大電流充放電的特性。 2、由于負極板上的電容儲能的貢獻，當(dāng)負載瞬間需要大電流時，或電池充電電流過大時，本實用新型可快速提供電荷和快速吸收電荷，使本應(yīng)與負載電流或外線路上電流相等的電池負極板上的電流降了下來，避免了負極板受到大電流的沖擊，大大減少負極板表面的鈍化現(xiàn)象。 3、由于負極板的電容儲能負擔(dān)了本應(yīng)由電池儲能提供的負載電流的一部分，因而負極板的放電深度降低，延緩了難還原性大顆粒硫酸鉛晶體在負極板上的積累進程，從而延長了電池的使用壽命。 4、本實用新型用于電動車輛后，由于其兼有超級電容儲能功率大、響應(yīng)時間快的特性，故在電動車輛起動、加速、上坡時可快速大電流放電，大大提高了行車的安全性。以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1、正極板；2、負極板；3、多孔碳復(fù)合噴沙層。
具體實施方式實施例結(jié)合圖1所示，本實施例提供的這種高功率型鉛酸蓄電池，包括間隔布置的正極板1和負極板2，其中所述負極板2上的活性物質(zhì)表面噴壓有一層多孔碳復(fù)合噴沙層3。該多孔碳復(fù)合噴沙層3是將組分重量百分比為多孔碳材料60%、羧甲基纖維素10%、乙炔黑10%、石墨8%、聚四氟乙烯12%的混合物制成顆粒狀噴壓在濕潤的負極板2活性物質(zhì)表面后再經(jīng)烘干、固化制成；且所述混合物總重量占負極板2鉛膏配方中鉛重量的0. 009%。 本實施例中所述多孔碳材料采用的是比表面積達1500m7g，電化學(xué)電容大于100F/g的商業(yè)化活性碳粉末。 本實施例中所述混合物采用常規(guī)的制粒工藝制成顆粒，且確保顆粒粒度大于100目。 本實施例中所述多孔碳復(fù)合噴沙層3在負極板2活性物質(zhì)表面的噴沙覆蓋率大于60%。 本實施例中所述烘干的溫度為45°C ，相對濕度75% ，而烘干的時間則為5時。[0029] 本實施例基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在負極板2上引入了具有電化學(xué)雙電層儲能特性的多孔碳復(fù)合噴沙層3，能在電解液/電極材料兩相界面上形成電化學(xué)雙電層貯存能量，使得負極板2具有超級電容的性能，以此使電池兼有電容儲能的特點，同時具備了高比功率，可快速大電流充放電的特性。 由于負極板2上的電容儲能的貢獻，當(dāng)負載瞬間需要大電流時，或電池的充電電流過大時，電池可快速提供電荷和快速吸收電荷，使本應(yīng)與負載或外線路上電流相等的電池負極板2上的電流降了下來，避免了負極板2受到大電流的沖擊，大大減少負極板2表面的鈍化現(xiàn)象。 由于負極板2的電容儲能負擔(dān)了本應(yīng)由電池儲能提供的負載電流的一部分，因而負極板2的放電深度降低，延緩了難還原性大顆粒硫酸鉛晶體在負極板2上的積累進程，從而延長了電池的使用壽命。 本實用新型所述的這種高功率型鉛酸蓄電池用于電動車輛后，由于其兼有超級電容儲能功率大、響應(yīng)時間快的特性，故在電動車輛起動、加速、上坡時可快速大電流放電，大大提高了行車的安全性。
權(quán)利要求一種高功率型鉛酸蓄電池，包括間隔布置的正極板(1)和負極板(2)，其特征在于所述負極板(2)上的活性物質(zhì)表面噴壓有一層多孔碳復(fù)合噴沙層(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率型鉛酸蓄電池，其特征在于所述多孔碳復(fù)合噴沙層(3)在負極板(2)活性物質(zhì)表面的噴沙覆蓋率大于60%。
專利摘要本實用新型公開了一種高功率型鉛酸蓄電池，包括間隔布置的正極板和負極板，其特征在于所述負極板上的活性物質(zhì)表面噴壓有一層多孔碳復(fù)合噴沙層。本實用新型基于超級電容器界面電化學(xué)雙電層的原理，在負極板上引入了具有電化學(xué)雙電層儲能特性的多孔碳復(fù)合噴沙層，能在電解液/電極材料兩相界面上形成電化學(xué)雙電層貯存能量，使得負極板具有超級電容的性能，以此使電池兼有電容儲能的特點，同時具備了高比功率，可快速大電流充放電的特性。
文檔編號H01M4/14GK201518339SQ20092026826
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者周建國, 張娟, 柳穎, 鄭軍偉, 高建峰 申請人:蘇州大學(xué)