一種涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，包括以下步驟：（1）鉛炭材料浸涂液的制備：在溶劑中加入粘接劑后攪拌均勻形成透明均一的溶液，然后加入高比表面積炭材料，并在超聲輔助分撒的條件下，高速攪拌分散均勻；(2)海綿狀鉛負(fù)極板采用浸泡或涂覆的方式，將鉛炭材料均勻分散在鉛負(fù)極板表面，然后干燥。本發(fā)明一方面可以防止炭材料在鉛膏中團(tuán)聚從而可以保證炭材料高的比表面積，另一方面可以充分有效的發(fā)揮炭材料的超級(jí)電容性能。此外與現(xiàn)有方案相比，炭材料的用量更少，一定程度上降低了成本。
【專利說明】一種涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于鉛酸蓄電池制造領(lǐng)域，尤其涉及鉛炭電機(jī)的極板改進(jìn)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，能源問題和環(huán)境危機(jī)成為了人類面臨的兩大挑戰(zhàn)，太陽(yáng)能風(fēng)能系統(tǒng)和電動(dòng)車輛的發(fā)展是大勢(shì)所趨。作為儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)車電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的鉛酸蓄電池，由于其安全性好、價(jià)格便宜、可回收利用等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用。
[0003]鉛酸蓄電池在高倍率部分電荷放電情況下，由于硫酸根離子的擴(kuò)散限制，負(fù)極表面形成了一層致密的硫酸鉛，硫酸鹽導(dǎo)電性差，溶解度小，使得電子轉(zhuǎn)移的有效面積減小，抑制了硫酸根離子向極板內(nèi)部的擴(kuò)散。循環(huán)過程中，粗大的硫酸鉛晶體不斷在極板表面積累，致使電池發(fā)生不可逆的硫酸鹽化，造成電池容量下降，最終導(dǎo)致電池失效，使電池的壽命收到限制。因此，進(jìn)一步提高鉛酸蓄電池的比能量、比功率及使用壽命是鉛酸蓄電池亟待解決的問題。
[0004]超級(jí)電容器作為一種新型的儲(chǔ)能器件，具有傳統(tǒng)電池不具備的優(yōu)勢(shì):超級(jí)電容器的功率密度高，能提供瞬時(shí)大電流，在短時(shí)間內(nèi)電流可以達(dá)到幾百到幾千安培，功率密度是電池的10至100倍；超級(jí)電容器的充放電效率高，可進(jìn)行大電流充電，快速完成充電過程；超級(jí)電容器壽命長(zhǎng)，其充放電循環(huán)次數(shù)在100000次以上。鉛炭電池就是在傳統(tǒng)鉛酸電池的基礎(chǔ)上，融合了鉛酸電池和超級(jí)電容器兩種儲(chǔ)能原理，兼具兩者優(yōu)點(diǎn)的一種超級(jí)電池。
[0005]現(xiàn)有制備鉛炭電池的技術(shù)中，主要是將高比表面積的炭材料在鉛膏和膏的過程中加入，與鉛膏混合，之后涂板，烘干固化制成鉛炭電池的極板。然而從我實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，此種方法制得的鉛炭電池的性能較普通鉛酸電池并無大的改善甚至性能有所下降。例如，用此種方法制得的17Ah鉛炭電池與普通鉛酸電池相比，循環(huán)壽命幾乎沒有提高，而且初始的電池容量比普通電池更低。其原因可能是:1、將炭材料與鉛膏混合，導(dǎo)致炭材料發(fā)生團(tuán)聚，比表面積減小，使炭材料起到的增加電池電容的效果被削弱。2、極板具有一定厚度，電池在充放電過程中，只有從極板表面到極板內(nèi)部一定厚度范圍內(nèi)的活性物質(zhì)被利用，若將炭材料與鉛膏混合，會(huì)導(dǎo)致大量的炭材料被包裹在極板內(nèi)部而有可能無法被利用，這可能是電池循環(huán)壽命提高不多的原因之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服上述存在的缺陷和技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，從而充分利用炭材料，避免炭材料團(tuán)聚造成比表面積減小，從而提高電池的充放電性能。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，包括以下步驟: (1)鉛炭材料浸涂液的制備:在溶劑中加入粘接劑后攪拌均勻形成透明均一的溶液，然后加入高比表面積炭材料，并在超聲輔助分撒的條件下，高速攪拌分散均勻；
(2)海綿狀鉛負(fù)極板采用浸泡或涂覆的方式，將鉛炭材料均勻分散在鉛負(fù)極板表面，然后干燥。
[0008]所述高比表面積炭材料包括活性炭、活性炭纖維、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種。
[0009]步驟(I)中所述溶液為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基亞砜(DMSO)中的一種或幾種的混合。
[0010]所述結(jié)劑組成為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯粉末或其乳液的一種或幾種。
[0011]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明將高比表面積的炭材料分散在溶解有粘結(jié)劑的溶劑中，將炭材料涂覆在已經(jīng)固化好的極板表面。這樣的方法，一方面可以保證炭材料高的比表面積，另一方面也可以讓炭材料被充分地利用，從而可以提高電池的性能。此外，與現(xiàn)有的方面相比，本發(fā)明的方法中炭材料的用量更少，可一定程度降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述涂覆型鉛炭負(fù)極板的生產(chǎn)工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)點(diǎn)在于:將高比表面積的炭材料分散在溶解有粘接劑的溶劑中，然后涂敷在已經(jīng)固化好的負(fù)極板表面，一方面可以防止炭材料在鉛膏中團(tuán)聚從而可以保證炭材料高的比表面積，另一方面可以充分有效的發(fā)揮炭材料的超級(jí)電容性能。此外與現(xiàn)有方案相比，炭材料的用量更少，一定程度上降低了成本。具體方法通過以下實(shí)施例進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
用天平稱量2.5克聚偏氟乙烯(PVDF)白色粉末，用量筒量取100毫升N，N-二甲基乙酰胺，加入燒杯中，攪拌一段時(shí)間至均一透明溶液。稱取2克碳納米管，加入溶液中，用高速乳化機(jī)攪拌5分鐘，之后放入超聲儀中超聲分散30分鐘。然后，將含有碳納米管的懸濁液均勻地涂覆在負(fù)極板上。將極板放入鼓風(fēng)干燥箱中，70°C下干燥24小時(shí)。待干燥完成后，將鉛炭負(fù)極板、正極板和AGM隔板按要求裝配成電池。
[0015]實(shí)施例2
用天平稱量I克聚四氟乙烯(PTFE)粉末,用量筒量取100暈升N,N- 二甲基甲酰胺,力口入燒杯中，攪拌一段時(shí)間至均一透明溶液。稱取3克高比表面積活性炭，加入溶液中，用高速乳化機(jī)攪拌5分鐘，之后放入超聲儀中超聲分散30分鐘。然后，將含有活性炭的懸濁液均勻地涂覆在負(fù)極板上。將極板自然風(fēng)干12小時(shí)后，放入真空烘箱中常溫下抽真空12小時(shí)。待干燥完成后，將鉛炭負(fù)極板、正極板和AGM隔板按要求裝配成電池。
[0016]作為備選方案，高比表面積炭材料包括活性炭、活性炭纖維、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種。粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯中的一種或幾種。溶劑包括N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基亞砜(DMSO)中的一種或幾種。
【權(quán)利要求】
1.(I)鉛炭材料浸涂液的制備:在溶劑中加入粘接劑后攪拌均勻形成透明均一的溶液，然后加入高比表面積炭材料，并在超聲輔助分撒的條件下，高速攪拌分散均勻； (2)海綿狀鉛負(fù)極板采用浸泡或涂覆的方式，將鉛炭材料均勻分散在鉛負(fù)極板表面，然后干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，其特征在于:所述高比表面積炭材料包括活性炭、活性炭纖維、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述溶液為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)，N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基亞砜(DMSO)中的一種或幾種的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述涂覆型鉛炭負(fù)極板的制備方法，其特征在于:所述結(jié)劑組成為聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚四氟乙烯粉末或其乳液的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】H01M4/20GK104518202SQ201410560011
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】張旸, 嚴(yán)學(xué)慶, 李明強(qiáng), 馬廷麗, 王雙印 申請(qǐng)人:江蘇歐力特能源科技有限公司