[發明專利]閥控式鉛酸蓄電池

無效

• 申請號: 200710158438.2
• 申請日: 2007-11-22
• 公開（公告）號: CN101442136A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 戴志強
• 申請（專利權）人: 戴志強
• 主分類號: H01M10/06
• 分類號: H01M10/06;H01M4/14;H01M4/62;H01M2/16;H01M2/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本技術涉及制造閥控鉛酸蓄電板的正、負極板制備工藝、膜鉛酸蓄電池的制造工藝，特別是閥控鉛酸蓄電池技術。

背景技術：

鉛酸電池在工農業各領域有著廣泛的應用，然而，鉛酸蓄電池目前還存在著比能量較低，循環壽命短的缺點，同時生產應用中的鉛、酸污染不僅破壞了環境，而且嚴重影響了人們的健康狀況。

閥控式密封鉛蓄電池以它的無污染、使用壽命長、維護簡便等優異性能而得到了廣泛的應用，然而閥控式密封鉛酸蓄電池在實際使用中所暴露出來的容量不足、比能量低、早期容量衰減現象明顯、壽命短等問題也應及時解決。

提高鉛酸蓄電池性能，工作是全方位的，從板柵制作、活性物制取、電解液構成至電池結構等各方面都在不斷溶入新技術、新材料。作為鉛酸蓄電池心臟的正極活性物質被眾多專家學者研究最多。為提高鉛酸蓄電池正極的性能和延長電池的使用壽命，長期以來，人們十分注重研究正極添加劑對正極活性物質利用率的影響。例如，為改善正極性能而添加碳纖維、各向異性石墨和乙炔碳黑等導電碳素材料，添加稀土金屬材料等都已取得了專利。但這些技術效果不是很顯著，目前工業化生產應用的也不多。主要原因是鉛酸蓄電池正極有大量的Pb02和PbS04，Pb02具有非常強的氧化性和高陽極電位特點，這些技術措施逐漸被氧化失效；PbS04是絕緣體或半導體，鉛酸蓄電池在發生電化學反應時，PbS04晶體不斷長大，使電極孔道阻塞、活性物質過早軟化、脫落或電池失效，從而對鉛酸電池的放電性能和使用壽命造成較大的影響。電池結構研究也是大量的，特別是閥控電池從閥體結構到氧、氫化合等研究較多。閥控電池控制閥是閥控電池重要部件，它性能好壞、工作可靠程度與電池壽命等有較大關系。目前的電池控制閥基本分為機械式和橡膠式二大類，工作原理相同，基本是電池進行電化學反應時產生的氧、氫、二氧化碳等氣體濃度到一定程度時，閥門自動打開放出氣體。這此控制閥存在的問題是，氣體排出的同時，水蒸氣、酸液也有一定的排出，使電池變干涸報廢。

發明內容：

本發明針對閥控鉛酸蓄電池目前存在的問題，從改善極板氧化、防止電極孔道阻塞和抑制水蒸氣、酸液溢出、建立氣體通道等方面采取技術措施，提供一種高比能、高功率、長壽命、耐過放電和可以快速充電的閥控式鉛酸蓄電池。

本發明的技術構思是將金屬基催化膜技術應用于電池正極，通過催化膜的作用，改善極板氧化程度，提升電化學反應速度，延長電池壽命；還將有機超濾膜技術應用于電池正、負極，通過超濾膜作用防止電極孔道阻塞、活性物質過早軟化、脫落，防止電池失效，提高電池性能。本發明還將微孔技術應用于閥控鉛酸蓄電池的正負極、控制閥中，使本發明成為真正的免維護膜鉛酸蓄電池。本發明蓄電池包括正負極板、活性物質和電解液，其特征是選加金屬催化膜作電池正負極，以活性物質重量為基數加入0.5～15％的銅基土氮化鉻催化膜顆粒，選用聚烯烴基材料制成分離膜固定于閥控位置形成分離膜控制閥，該分離膜孔徑為50～400納米，孔隙率30～60％。本發明選加金屬催化膜作電池正負極，還可以活性物重量為基數加入0.5～15％的鎳基稀土氮化鈦催化膜顆粒，選用聚烯烴基材料制成分離膜固定于閥控位置形成分離膜控制閥，該分離膜孔徑為50～400納米，孔隙率30～60％。

本發明的電池制造方法如下：

一、催化膜制造

以高分子泡沫為載體通過真空離子鍍方法制作銅基稀土氮化鉻或鎳基稀土氮化鈦催化膜。具體方法是：

(1)、微粒鑲嵌。通過機械添充法將直徑幾微米到十幾微米的銅或鎳微粒和稀土微粒(為鑭系稀土金屬氧化物，0.5～3％)鑲嵌到高分子泡沫載體網孔中，再經過滾筒擠壓而達到微粒鑲嵌牢固并保證隨后制備薄膜厚度的均勻性；

(2)、微粒結合。在鑲嵌微粒的基體上鍍取3～5微米的鉻膜或鈦膜，使得鑲嵌微粒與網基體結合為一體；

(3)、催化膜建立。通過物理汽相沉積法于微孔金屬網基體上沉積3-5微米厚的銅基稀土納米晶氮化鉻膜或鎳基稀土鈉米晶氮化鈦膜；

(4)、將催化膜通過機械方法制成顆粒料摻入已和好膏的電池正、負極活性物中，摻加比例0.5—15％(重量比)。

此膜在活性物中能顯著改善鉛膏中鉛化合物和PbS0等電極反應的電導、具有機械連續性和電連續性，有效避免電池失效，改善了電池的深循環能力和延長了電池的使用壽命。以此制作電池極板。

二、分離膜制造