[實用新型]鉛酸蓄電池長壽命正極板

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920266960.7
• 申請日: 2009-11-04
• 公開（公告）號: CN201732832U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 柳穎;高建峰;張娟;孟波;鄭軍偉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/14
• 分類號: H01M4/14
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本實用新型涉及一種鉛酸蓄電池長壽命正極板。

背景技術

在石油等能源資源日漸緊張，大氣環(huán)境污染日趨嚴重的今天，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鍵的部件，是電動車的能源，當前廣泛使用的是鉛酸蓄電池，占市場份的95％以上。鉛酸電池因資源豐富、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。

根據對失效的電動車用鉛酸蓄電池的解剖情況來看，有相當一部分電池失效的原因是電池正極活性物質軟化，正極鉛粉脫落到電解液中，電池形成內部短路，使電池失去容量，造成電池失效。

電動自行車電池的使用條件是重負荷、深循環(huán)，在這種條件下，電池正極板柵的腐蝕較其他部分嚴重，正極板柵在遭受腐蝕時會發(fā)生變形，板柵的尺寸線性增大。因腐蝕的最終產物PbO2的分子體積大約為鉛體積的1。4倍，再加上腐蝕產物PbO2薄膜具有一定的孔隙，這樣腐蝕產物的體積比鉛合金體積大得多，使板柵金屬處于應力狀態(tài)下，板柵逐漸發(fā)生蠕變而線性長大，是造成電池正極活性物質容易軟化脫落的一個重要因素。

正極板在制造時，鉛膏填滿在板柵的小格中，經過壓制、固化、化成后，正極活性物質比較牢固地固定在板柵小格中，這時PbO2顆粒之間以及PbO2與板柵之間，都有著良好的接觸和結合力。但是正極板柵在循環(huán)過程中受到腐蝕而尺寸長大，使板柵的每個小格子的容積增加，給正極活性物質的膨脹創(chuàng)造了條件。

電池放電時，正極活性物質PbO2轉化為PbSO4，由于PbSO4的比容比PbO2大所以整個正極板物質體積要增加，如果容納活性物質的板柵小格子容積不變，則PbSO4的形成只能使極板的孔隙率降低，表觀體積不會變化。但是在板柵變形長大時，整個正極的體積也會增長，正極膨脹，在電池充電時PbSO4又轉化為PbO2，這樣孔隙率隨著循環(huán)次數的增加而增加，正極發(fā)生了嚴重膨脹，孔隙率過分增加，正極活性物質與板柵之間的結合力以及活性物質顆粒之間的結合力降低，電接觸被破壞。并且深循環(huán)使用的電池，充電時間長，正極活性物質受到充電時存在的析氧沖擊嚴重，活性物質密度下降，最后軟化脫落，導致電池失效。所以，提高正極板柵的抗長大和抗蠕變能力可提高正極的壽命。

碳纖維除具有一般碳材料的各種優(yōu)良性能外，還具有相當高的比強度和比模量，力學性能優(yōu)異，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，并兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強材料。根據不同用途碳纖維有多種類型合，例如其中含碳量高于99％的稱石墨纖維，具有較好的導電性能。而炭纖維則具有較高的比強度和比模量，其與相應的基體(粘結劑)材料混合，可用于橋梁、房屋等的加固，或者與相應基體(粘結劑)材料和石墨纖維混合可制成高強度導電材料。

發(fā)明內容

本實用新型目的是：提供一種結構強度高、尺寸穩(wěn)定性好、板柵抗蠕變性能優(yōu)異的鉛酸蓄電池長壽命正極板，能夠大大提高鉛酸蓄電池的使用壽命。

本實用新型的技術方案是：一種鉛酸蓄電池長壽命正極板，包括正極板柵，其特征在于所述正極板柵表面涂復有由碳纖維與相應基體的混合物制成的碳纖維復合基層，而在該碳纖維復合基層上再涂復有由鉛膏制成的正極活性物質。

本實用新型中，所述碳纖維復合基層進一步是由組分為：炭纖維、石墨纖維、羧甲基纖維素、聚四氟乙烯的混合物制成膏漿涂復于正極板柵表面后再經烘干、固化制成。

本實用新型中，所述碳纖維復合基層進一步是由組分重量百分比為：炭纖維10～40％、石墨纖維10～40％、各項異性石墨10～40％、羧甲基纖維素5～20％、聚四氟乙烯10～30％的混合物制成膏漿涂復于正極板柵表面后再經烘干、固化制成。

本實用新型中，對于上述混合物的組分重量百分比進一步限定如下：炭纖維25～35％、石墨纖維15～20％、各項異性石墨15～20％、羧甲基纖維素5～10％、聚四氟乙烯10～15％。

本實用新型中，對于上述混合物的組分重量百分比優(yōu)選的方案如下：炭纖維35％、石墨纖維20％、各項異性石墨20％、羧甲基纖維素10％、聚四氟乙烯15％。

本實用新型中，上述混合物的總重量進一步占正極板鉛膏配方中鉛重量的0.0009～0.005％。

本實用新型中，上述混合物涂復于正極板柵表面后進行烘干的溫度優(yōu)選20～50℃，而烘干的時間則為0.5～2小時。

本實用新型中所述由鉛膏制成的正極活性物質同現(xiàn)有技術一樣填充并充滿正極板柵的柵格。