[發明專利]電動汽車用長壽命高容量雙極型極板鉛酸電池

無效

• 申請號: 200610171302.0
• 申請日: 2006-12-15
• 公開（公告）號: CN101202356A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 夏振明
• 申請（專利權）人: 夏振明
• 主分類號: H01M10/12
• 分類號: H01M10/12;H01M4/14;H01M4/68;H01M2/26;H01M2/00;B60L11/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種鉛酸蓄電池，主要用作電動汽車、電動自行車、電動摩托等電動車的動力電源。

背景技術：

自從汽車發明以來，轎車便已成為人們的主要個人代步工具，但是燃料汽車的高污染，全球石油資源的枯竭，迫使人類尋求一種對環境友好的可持續發展的新的代步工具，于是電動汽車成為首選，按目前的發展情況，電動汽車取代燃油汽車成為大城市市內個人主要乘用工具已是必燃趨勢。電動汽車四大部件中的車身，電機及控制系統，快速充電系統三部份的技術都已成熟，只有第四部份蓄電池的技術沒有過關。電動汽車用蓄電池技術是制約電動汽車發展的關鍵。

符合電動汽車用蓄電池要求的蓄電池要具備以下三項性能：第一是高容量，第二是長壽命，第三是低成本。目前被選作電動汽車用蓄電池的主要種類有鎳氫電池、鋰離子電池、鉛酸電池，前兩種電池可以做到電池比能量60-120WH/kg的高容量，壽命最高者可達到1000至2000次深循環，實現了電池壽命與電動汽車壽命同步，這二項性能已完全符合電動汽車用蓄電池性能要求，但是受電池原料成本限制，以上兩款電池的制造成本極高，光電池成本就要超過燃油汽車售價，所配置的電動汽車無力與燃油汽車競爭。鉛酸電池的制造成本只有上述兩款電池的五分之一，但其容量只有30-40WH/kg壽命只有350-500次深循環，配置的電動汽車也無力與燃油汽車競爭。但是鉛酸電池的理論容量高達175WH/kg，管式鉛酸電池的設計壽命達12-15年，深循環次數超過2000次，所以鉛酸電池容量與壽命性能的提升空間很大。如果能夠大幅度提高鉛酸電池的容量和壽命，鉛酸電池電動汽車是最有望成為淘汰燃油汽車的車型。

為提高鉛酸電池的容量和壽命，相對于普通型鉛酸電池，人們開發了輕型板柵鉛酸電池，卷繞式鉛酸蓄電池和雙極型極板鉛酸電池等第二代新產品，本發明是對現有雙極型極板鉛酸電池的改正。

美國專利USP5916709公開了一種雙極型極板鉛酸蓄電池，這種電池比傳統電池的比容量提高20～25％。壽命延長40～50％，適合快速充電，成為雙極型極板蓄電池的鼻祖。其后雙極型極板技術在鋰離子電池、鉛酸電池和鎳氫電池領域都得到了應用。我國專利公開了二款雙極型極板鉛酸蓄電池，其一是“平板式鉛酸蓄電池”，專利公開號：CN1331500，內容是一種平板式鉛酸電池，包括殼體、隔板、正負極板，正負極板由基板和正負活性物質組成，正負活性物質層分別附著在基板的一側和另一側，隔板置于正負極板中間，各電池單元之間的密封是設有框架，總外殼采用包塑層，該專利相對美國專利未見實質上的新穎性。第二個是“水平式雙極型鉛酸蓄電池及其雙極板”專利號：200410014945.5，見圖一，特征是：采用塑料板上穿編包鉛塑芯復合導線或包鉛碳纖維芯復合導線代替鈦板或不銹鋼板作為雙極板的導電芯板，并在導電芯板四周邊框外側設置彈性密封環，各單元電池實現了彈性密封，提高了導電回路的可靠性。相對美國專利USP5916709具有進步意義上的新穎性。

但是現有雙極型極板存在以下缺點：

1.基板(或稱芯板)的正極一面氧化腐蝕：使用于制造基板的鈦板或不銹鋼板在電池使用過程中，表面容易形成氧化鈦或氧化鉻等混合氧化物，進一步發展能使基板與正極活性物質層之間接觸面的電阻增大，嚴重時可以形成絕緣層，電池報廢；同時鈦板、不銹鋼板表面氧化后體積膨大，頂起正極活性物質，使活性物質與基板脫離接觸，嚴重時使活性物質脫落。如果采用鉛板或包鉛導線做基板，正極一面基板的金屬鉛氧化成各種鉛衍生物，最后變成雷同于正極活性物質的β-PbO₂混合物據多的物質，不會在基板和活性物質之間形成絕緣層，但因其氧化腐蝕在基板表面的不一致性，也能頂起正極活性物質層，使其脫落；腐蝕嚴重后，基板逐漸變薄，由于基板表面一面產生氧化反應，一面產生還原反應，理論上基板不會穿孔，但當還原一面局部地區硫酸鹽化后，不能產生還原反應時，基板也能穿孔漏液使電池短路而失效。