專利名稱:一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,屬于鉛酸蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
鉛酸蓄電池在150多年的發(fā)展歷史過程中,因其價格便宜,原料易得,性能可靠等 優(yōu)點(diǎn),一直在二次電池工業(yè)中占據(jù)著重要的地位。但是,由于鉛酸蓄電池電化學(xué)體系的局限 性,電池的質(zhì)量密度與功率密度均較低,作為動力電池使用時電池的循環(huán)壽命較低,特別是 作為光伏系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能電池及混合動力汽車用電池時,在高倍率部分荷電狀 態(tài)的狀態(tài)下,負(fù)極板易發(fā)生硫酸鹽化現(xiàn)象而使電池失效,使用壽命很不理想。近年來各國對新型儲能器件進(jìn)行了大膽研發(fā),這其中就包括超級電容器和超級電 池。超級電容器是近些年來發(fā)展起來的一種新型綠色儲能器件,具有快速充放電、功 率密度大、循環(huán)壽命長等特點(diǎn),功率密度是普通電池的幾十倍以上,而循環(huán)次數(shù)也可達(dá)10 萬次以上。基于這些優(yōu)異的性能,超級電容器有非常好的應(yīng)用前景,然而,其能量密度遠(yuǎn)低 于蓄電池的能量密度,因此也限制了超級電容器的應(yīng)用。超級電池是一種將蓄電池與超級電容器相結(jié)合的新型儲能系統(tǒng)。蓄電池與超級電 容器采取內(nèi)部連接,無需額外的昂貴的電子設(shè)備,成本低,同時,由于超級電容器的緩沖作 用,在高倍率充放電過程中可以有效抑制蓄電池中硫酸鹽的積聚,延長蓄電池的循環(huán)壽命, 提高功率密度。其中,美國Axion Power公司開發(fā)的電池/超級電容器混合I^b-C電池技術(shù),經(jīng)實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證,其循環(huán)壽命長,且快速充電能力較高,動力容量有所上升,且重量較輕,除此外,負(fù)極 沒有硫酸鹽化問題。其技術(shù)要點(diǎn)在于連續(xù)和膏同常規(guī)鉛酸電池和膏相比,負(fù)極和膏中摻入 大量的碳。但負(fù)極活性物質(zhì)中摻炭會導(dǎo)致涂膏困難,膏體黏著性改變,不易附著在板柵上; 某些炭材料導(dǎo)電性較差,添加后會引起負(fù)極板內(nèi)阻增加;摻炭后極板強(qiáng)度差,電池使用過程 中活性物質(zhì)容易脫落,引起電池短路,電池自放電現(xiàn)象嚴(yán)重;由于炭材料和鉛粉密度相差非 常大,添加后負(fù)極板的空隙率大幅度上升,負(fù)極易被氧化。而專利200710035835. 0公布了超級電池用雙性極板,該專利在極板化成過程中, 在電解液中加入膠狀納米碳,化成時碳滲至負(fù)極板表面,最終形成碳包鉛的結(jié)構(gòu),制成帶電 容性的負(fù)極板。但該專利所述方法對于薄極板來說,有一定的作用,對厚極板來說則不適 用。由乙炔黑與碳纖維等構(gòu)成的碳膜的電容性與超級電容器專用活性炭相比是微不足道 的,且專利中某些添加材料價格昂貴,不適合廣泛應(yīng)用。從上述超級電池和鉛炭電池的研發(fā)可以看出,炭材料起到了關(guān)鍵的作用。所以未 來鉛酸電池的發(fā)展方向是鉛酸電池+炭。對于普通的鉛酸電池,炭材料的添加量為0.2%以 下;對于高炭鉛酸電池,炭材料添加量為4%以上。如何對高炭鉛酸蓄電池極板做進(jìn)一步的 結(jié)構(gòu)配方改進(jìn),就成為本發(fā)明想要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明旨在提供一種高炭鋁酸蓄電池極板添加劑,以 使其能夠提高極板的比表面積和孔隙度,使硫酸能夠與活性物質(zhì)充分接觸,提高活性物質(zhì) 表面利用率;同時,還能保證摻炭后膏體的黏著性,增加極板強(qiáng)度,防止使用過程中活性物 質(zhì)脫落,從而達(dá)到提高鉛酸蓄電池容量和循環(huán)壽命的目的。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,極板添加劑包括正極板添加劑和負(fù)極板添加 劑,正、負(fù)極板添加劑的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.01-10%, 正、負(fù)極板添加劑分別為沉淀SiO2或氣相Si02。所述沉淀SiA或氣相SiA的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量 的 0. 5-10%。所述正、負(fù)極板添加劑還包括CMC或PTFE中的任意一種,沉淀SW2或氣相SW2的 重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-5% ;所述CMC的重量百分比為對應(yīng) 蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.01-5%,或PTFE的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中 鉛粉含量的0.01-3%。所述正、負(fù)極板添加劑還包括CMC和PTFE的組合物,沉淀SW2或氣相SW2的重量 百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-5% ;所述CMC和PTFE的重量百分比分 別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-2. 5%。一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,極板添加劑包括正極板添加劑和負(fù)極板添加 劑,正、負(fù)極板添加劑的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.01-10%, 正、負(fù)極板添加劑分別為沉淀SiO2和氣相SiA的組合物。所述組合物中沉淀SiO2和氣相SiA的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中 鉛粉含量的0.01-5%。所述正、負(fù)極板添加劑還包括CMC或PTFE中的任意一種,組合物中沉淀SiO2和氣 相SiA的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的ο. 01-3% ;CMC或PTFE的 重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-3%。所述正、負(fù)極板添加劑還包括CMC和PTFE的組合物,組合物中沉淀SiO2和氣相 SiO2的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-2. 5% ;CMC的重量百分 比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.01-3%;PTFE的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配 方中鉛粉含量的0.01-2%。本發(fā)明所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑既可以作為正極板添加劑,也可以作為 負(fù)極板的添加劑。由于沉淀S^2或氣相S^2的存在,添加劑可以與硫酸電解液相互作用,在 體系中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將硫酸和水包裹在其中,從而使電解液可以和活性物質(zhì)充分接 觸;同時,由于沉淀S^2或氣相SiA比表面積較高,在極板中可以達(dá)到造孔的目的,改善極 板的孔隙度,提高活性物質(zhì)表面利用率,因此對提高蓄電池容量和循環(huán)壽命具有顯著作用。其有益效果在于1.本發(fā)明所述高炭鉛酸蓄電池極板添加劑作為正極板添加劑時,能夠改善極板孔 隙度,增加正極活性物質(zhì)的比表面積,改善極板強(qiáng)度,提高化成效率,而且能夠提高活性物 質(zhì)的利用率和鉛蓄電池放電容量。
2.本發(fā)明所述高炭鉛酸蓄電池極板添加劑作為負(fù)極板添加劑時,能夠增加負(fù)極活 性物質(zhì)的比表面積,有利于電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行,提高活性物質(zhì)利用率,改善摻炭后膏體與板 柵的黏著性,增加極板強(qiáng)度,防止使用過程中活性物質(zhì)脫落,從而提高蓄電池容量和循環(huán)壽 命。3.采用高比表面積的沉淀S^2或氣相S^2作為極板添加劑成分,簡便易行,對生 產(chǎn)設(shè)備無特殊要求,不會增加企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的額外負(fù)擔(dān),適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。4.適用范圍廣,可用于各種用途和型號的蓄電池極板上,同時,還可以解決高炭電 池炭材料和板柵結(jié)合力差的問題。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的中心思想是提供一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,使其能夠提高極板的 比表面積和孔隙度,使硫酸能夠與活性物質(zhì)充分接觸,提高活性物質(zhì)表面利用率;同時,改 善摻炭后膏體黏著性,增加極板強(qiáng)度,防止使用中活性物質(zhì)脫落,達(dá)到提高蓄電池容量和循 環(huán)壽命的目的。實(shí)施例一首先取鉛粉100公斤,錫粉80克,添加劑800克,其中添加劑包括沉淀S^2400克 和氣相Si&400克,添加劑占正極板配方中鉛粉含量的重量百分比為0. 8%,攪拌3-5分鐘 使其混合均勻,然后加入配方量的水?dāng)嚢鑜Omin,在10 12min內(nèi)加入配方量的稀硫酸, 加酸同時不停的攪拌鉛膏,加好酸后再攪拌10 15min,攪拌過程中保證和膏溫度不高于 600C,出膏前5min測量視密度,要符合工藝規(guī)定要求,若偏高,可加適量水進(jìn)行調(diào)節(jié),如低 于規(guī)定,可適當(dāng)延長攪拌時間。涂板、淋酸、表面干燥,再在63°C、相對濕度為92%的條件下 進(jìn)行不少于48小時的固化,固化后得到生正極板,將生正極板放入化成槽中進(jìn)行外化成, 得到熟正極板。取鉛粉100公斤,硫酸鋇0. 7公斤,腐植酸0. 5公斤,木素0. 4公斤,硬脂酸0. 4公 斤,乙炔黑0. 6公斤,碳纖維0. 7公斤,添加劑500克,添加劑包括沉淀Si&250克和氣相 Si022 50克,添加劑占負(fù)極板配方中鉛粉含量的重量百分比為0. 5%,放入和膏機(jī)攪拌3-4 分鐘使其混合均勻,然后加入配方量的水?dāng)嚢?min,在15 20min內(nèi)加入配方量的稀硫酸, 加酸同時不停的攪拌鉛膏,使攪拌均勻,加完酸后再攪拌10 15min,攪拌過程中保證合膏 溫度不高于60°C,出膏前5min測量視密度,要符合工藝規(guī)定要求,若偏高,可加適量水進(jìn) 行調(diào)節(jié),如低于規(guī)定,可適當(dāng)加長攪拌時間。涂板、淋酸、表面干燥,再在60°C、相對濕度為 90%的條件下進(jìn)行不少于48小時的固化,固化后得到生負(fù)極板,將生正極板放入化成槽中 進(jìn)行外化成,得到熟負(fù)極板。然后組裝6V4.5Ah閥控電池,焊接、膠封電池蓋、加橡膠圈焊端子,滴加色膠,灌 酸,充電,得到成品電池。測試結(jié)果表明電池放電容量提高,循環(huán)壽命延長,板柵和膏體結(jié)合能力增強(qiáng)。實(shí)施例二實(shí)施步驟同實(shí)施例一,正極板添加劑為500克,包括沉淀Si&250克和氣相Si&250 克,添加劑占正極板配方中鉛粉含量的重量百分比為0. 5% ;負(fù)極板添加劑為800克,包括 沉淀SW2300克、氣相Si&300克、CMC200克,添加劑占負(fù)極板配方中鉛粉含量的重量百分比為0. 8% ;化成工藝采取內(nèi)化成。測試結(jié)果表明活性物質(zhì)利用率高,電池放電容量提高,循環(huán)壽命延長,板柵和膏 體結(jié)合能力增強(qiáng)。實(shí)施例三實(shí)施步驟同實(shí)施例一,正極板添加劑為1000克,包括沉淀Si&250克、氣相Si&250 克、CMC250克和PTFE250克,添加劑占正極板配方中鉛粉含量的重量百分比為;負(fù)極板 添加劑為2000克,包括沉淀Si&500克、氣相Si&500克、CMC500克和PTFE500克,添加劑 占負(fù)極板配方中鉛粉含量的重量百分比為2%,化成工藝采取內(nèi)化成。測試結(jié)果表明活性物質(zhì)利用率高,電池放電容量提高,循環(huán)壽命延長,板柵和膏 體結(jié)合能力增強(qiáng)。實(shí)施例四實(shí)施步驟同實(shí)施例一,正極板添加劑為500克,具體為沉淀Si&500克,添加劑 占正極板配方中鉛粉含量的重量百分比為0. 5% ;負(fù)極板添加劑為3000克,具體為沉淀 Si022000克、CMC500克、PTFE500克,添加劑占負(fù)極板配方中鉛粉含量的重量百分比為3%, 化成工藝采取內(nèi)化成。測試結(jié)果表明活性物質(zhì)利用率高,電池放電容量提高,循環(huán)壽命延長,板柵和膏 體結(jié)合能力增強(qiáng)。實(shí)施例五實(shí)施步驟同實(shí)施例一,正極板添加劑為2000克,具體為沉淀Si&2000克,添加 劑占正極板配方中鉛粉含量的重量百分比為2% ;負(fù)極板添加劑為4000克,具體為氣相 Si024000克,添加劑占負(fù)極板配方中鉛粉含量的重量百分比為4%,化成工藝采取內(nèi)化成。測試結(jié)果表明活性物質(zhì)利用率高,電池放電容量提高,循環(huán)壽命延長,板柵和膏 體結(jié)合能力增強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述極板添加劑包括正極板添加劑 和負(fù)極板添加劑,所述正、負(fù)極板添加劑的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉 含量的0. 01-10%,所述正、負(fù)極板添加劑分別為沉淀SiO2或氣相Si02。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述沉淀SiO2或 氣相SiA的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.5-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述正、負(fù)極板添 加劑還包括CMC或PTFE中的任意一種,所述沉淀SiA或氣相SiA的重量百分比為對應(yīng)蓄 電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-5% ;所述CMC的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛 粉含量的0.01-5%,或PTFE的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0.01-3%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述正、負(fù)極板添 加劑還包括CMC和PTFE的組合物,所述沉淀SW2或氣相SW2的重量百分比為對應(yīng)蓄電池 極板配方中鉛粉含量的0. 01-5% ;所述CMC和PTFE的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板 配方中鉛粉含量的0. 01-2. 5%。
5.一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述極板添加劑包括正極板添加劑 和負(fù)極板添加劑,所述正、負(fù)極板添加劑的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉 含量的0.01-10%,所述正、負(fù)極板添加劑分別為沉淀SiO2和氣相SiA的組合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述組合物中沉 淀SW2和氣相SW2的重量百分比分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的ο. οι-5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述正、負(fù)極板添 加劑還包括CMC或PTFE中的任意一種,所述組合物中沉淀SW2和氣相SW2的重量百分比 分別為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-3% ;所述CMC或PTFE的重量百分比為對 應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-3%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,其特征在于,所述正、負(fù)極板添 加劑還包括CMC和PTFE的組合物,所述組合物中沉淀SW2和氣相SW2的重量百分比分別 為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含量的0. 01-2. 5% ;所述CMC的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極 板配方中鉛粉含量的0.01-3% ;所述PTFE的重量百分比為對應(yīng)蓄電池極板配方中鉛粉含 量的 0. 01-2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高炭鉛酸蓄電池極板添加劑,添加劑的重量百分比為蓄電池對應(yīng)極板配方中鉛粉含量的0.01-10%,添加劑由沉淀SiO2和/或氣相SiO2組成,或還包括CMC和PTFE中的任意一種或兩種,由于沉淀SiO2或氣相SiO2的存在,添加劑可以與硫酸電解液相互作用,在體系中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將硫酸和水包裹在其中,從而使電解液可以和活性物質(zhì)充分接觸;同時,沉淀SiO2或氣相SiO2比表面積較高,改善了極板的孔隙度,提高了活性物質(zhì)的表面利用率,提高了蓄電池的容量和循環(huán)壽命,可廣泛適用于各種高炭鉛酸蓄電池極板上。
文檔編號H01M4/14GK102074693SQ20101058502
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者王富茜, 陳紅雨 申請人:華南師范大學(xué)