[發(fā)明專利]用于負極活性材料的膨脹劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980143167.0
• 申請日: 2009-10-28
• 公開（公告）號: CN102203991A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F·約翰斯
• 申請（專利權(quán)）人: VB汽車電池有限責任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于特別是鉛蓄電池中的電極活性材料的膨脹劑，以及包含該膨脹劑的極板和鉛蓄電池。

本發(fā)明涉及通過將所謂的擴展劑或膨脹劑混入負極活性材料而改善電池組和蓄電池特別是鉛蓄電池或鉛酸電池組的性能的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在電池組或蓄電池中，必須最優(yōu)地設(shè)置正極活性材料、負極活性材料和電解液的比例，以實現(xiàn)最優(yōu)可能的性能。不合適地利用的材料導(dǎo)致非生產(chǎn)性的重量和非必要的成本，伴隨縮短的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

因此，將膨脹劑加入負極活性材料，該膨脹劑應(yīng)當避免在充電過程中不利的結(jié)晶，有利于具有大表面積的海綿狀精細晶體結(jié)構(gòu)。目標是：

-大的電化學(xué)活性表面，

-高的啟動性能以及長時間保持該啟動性能，

-更佳的冷啟動特性，

-即使在低溫下的高充電容量，

-在循環(huán)應(yīng)力下避免或推遲熱壓結(jié)，

-減小極板自放電，

-整體上更長的使用壽命。

具體實施方式

最常用的膨脹劑包括基于木質(zhì)素的有機膨脹劑。這些由天然原料獲得的膨脹劑具有根據(jù)產(chǎn)品來源變化的復(fù)雜組成。使用由天然原料獲得的膨脹劑導(dǎo)致電池組或蓄電池的變化的性能。這些物質(zhì)具有不同含量的官能團，如甲氧基、磺基、羧基和酚基，其導(dǎo)致不同的電流消耗、冷啟動電壓和冷啟動放電時間。

因此已經(jīng)有建議使用合成膨脹劑代替基于天然物質(zhì)的膨脹劑，該合成膨脹劑是化學(xué)上確定的并因此導(dǎo)致在活性電極材料中更加確定、更加穩(wěn)定且更優(yōu)地可預(yù)見的性能。

DE?27?54?605A1公開了使用阿魏酸作為膨脹劑。但是，阿魏酸的應(yīng)用實際上是無法實施的。

本發(fā)明的目的在于，發(fā)現(xiàn)一種新的合成膨脹劑，其能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，并且能夠代替廉價且廣泛使用的木質(zhì)素磺酸鹽。

一般而言，所述目的是通過用于活性的，特別是負極材料的膨脹劑來實現(xiàn)的，所述膨脹劑包含至少一種琥珀酸鹽或琥珀酸或其衍生物，如亞氨基琥珀酸。在此，該膨脹劑可由一種或多種琥珀酸鹽組成，或者包含它們。還可以使用與至少一種琥珀酸鹽混合的已知膨脹劑。

此外，所述目的是通過將至少一種琥珀酸鹽或琥珀酸或其衍生物如亞氨基琥珀酸用作膨脹劑或者用于鉛蓄電池的負極活性材料的膨脹劑組合物中而實現(xiàn)的，以及是通過用于鉛蓄電池的極板而實現(xiàn)的，其具有柵格和覆蓋所述柵格的、包含水、含鉛化合物和本發(fā)明膨脹劑的膏狀物，此外還是通過具有包含本發(fā)明膨脹劑的負極活性材料的鉛蓄電池而實現(xiàn)的。

單獨地或者以其任意的混合物的形式，琥珀酸鹽優(yōu)選可以是亞氨基二琥珀酸鹽，特別是亞氨基二琥珀酸的堿金屬鹽、堿土金屬鹽或銨鹽，或者含有琥珀酰基或亞氨基琥珀酰基的低聚化合物或高聚化合物。

在特別優(yōu)選的實施方案中，根據(jù)本發(fā)明的膨脹劑由亞氨基二琥珀酸四鈉(亞氨基二琥珀酸鈉鹽)組成或者包含該化合物。

含有琥珀酰基或亞氨基琥珀酰基的低聚化合物或高聚化合物是含有兩個或更多個具有以下通式結(jié)構(gòu)的琥珀酰基或亞氨基琥珀酰基的化合物：

可以使用如EP?0?819?145B1中所述者作為含有琥珀酰基或亞氨基琥珀酰基的低聚化合物或高聚化合物，在此將其內(nèi)容并入本申請作為參考。

例如產(chǎn)品BaypureCX適合作為合適的膨脹劑，其作為干燥產(chǎn)品具有以下組成

約74％的亞氨基二琥珀酸鈉鹽

約6％的H₂O

約13％的天冬氨酸

約2％的富馬酸

約0.1％的馬來酸

約0.1％的蘋果酸

根據(jù)本發(fā)明的膨脹劑具有各自恒定的化學(xué)組成，從而使電化學(xué)性能與對電池組性能的作用相均衡。與木質(zhì)素磺酸鹽相比，根據(jù)本發(fā)明的膨脹劑的熱穩(wěn)定性更優(yōu)。由此還顯著地改善了使用壽命和循環(huán)穩(wěn)定性。在其他性能方面，根據(jù)本發(fā)明的膨脹劑與基于木質(zhì)素者至少是相當?shù)摹?/p>

基于組合物的固體含量，根據(jù)本發(fā)明的膨脹劑或者含有本發(fā)明膨脹劑的膨脹劑混合物有利地以0.05至3重量％的量用于活性電極材料中。

實施例