[發明專利]一種鉛蓄電池負極板的制備方法

有效

• 申請號: 201010183712.3
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101841032A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 許文林;居春山;王雅瓊;周壽斌;崔耀星;顧立貞;張淮浩;朱明海;姚干兵
• 申請（專利權）人: 江蘇華富控股集團有限公司;揚州大學
• 主分類號: H01M4/16
• 分類號: H01M4/16;H01M4/73
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明屬于電極材料的制備技術領域，特別涉及鉛蓄電池負極板的制備方法的工藝。

背景技術

鉛酸蓄電池具有結構簡單、使用方便、性能可靠、價格較低等優點，因此在國民經濟各部門得到廣泛應用，一直是化學電源中產量大、應用范圍廣的產品，隨著新材料和新技術的研發和應用，鉛蓄電池的各項性能有了大幅度提高，新型鉛蓄電池在一些特殊應用領域的優勢更加顯現，作為電動助力車、特種電動車、新型汽車電源，近階段仍是主流電源。但是，目前市場使用的功率型鉛蓄電池在大電流放電的特性，特別是低溫下大電流放電的特性跟堿性蓄電池相距甚遠。

鉛蓄電池的工作原理是利用電化學原理實現物質和能量轉化，電極和電解質的界面反應特性是影響蓄電池性能的核心和本質所在。因此，對于鉛酸蓄電池，其功能電極的研發、性能優良的電解質的使用以及電極與電解質的匹配優化是新型鉛酸蓄電池研發中極其重要的關鍵問題。

構成鉛酸蓄電池的基本部件和材料包括：正極板、負極板、硫酸溶液(即電解液或俗稱電液)、隔板、蓄電池槽(包括注液蓋)。正、負極板分別焊成極群，包括匯流排和極柱。

鉛酸蓄電池負極板柵是鉛酸蓄電池的重要元部件，鉛蓄電池負極板柵的主要有兩方面作用：

1、集電流骨架：負極板柵是電極的集電骨架，起傳導、匯集電流并使電流分布均勻，提高負極活性物質的利用率；

2、負極活性物質的支撐載體：負極板柵通過邊框和筋條對負極活性物質起支撐的作用。

因此，適合用作鉛酸蓄電池負極板柵材料的需要考慮以主要因素：

1、高析氫過電位：負極板柵材料具有高的析氫過電位，可以提高電池的充放電性能和效率，同時減少鉛酸蓄電池使用過程中的失水，使電池具有良好的免維護性能；

2、優良的耐腐蝕能力：負極板柵的耐腐蝕能力直接影響鉛酸蓄電池的壽命，所以負極板柵必須有良好的耐腐蝕能力，能夠抵抗充放電過程和擱置期間電解液中H₂SO₄的腐蝕；

3、高電導性：負極板柵電阻要小，高電導性的負極板柵能夠使電流更易于沿著負極板柵分布到負極活性物質，從而減少了電池的內阻，起著有效地集流和導電作用；

4、裹附力強：負極板柵合金能與負極活性物質牢固接觸，接觸面能有良好的裹附力，防止負極活性物質的脫落；

5、良好的機械性能：有良好的機械性能和抗蠕變性，負極板柵要有一定強度、硬度、抗拉強度，便于電池的制造和運輸；

6、可鑄造性能和可焊性能：負極板柵是通過澆鑄而制造的，電池的裝配過程中，正極群和負極群是通過負極板和負極板分別焊接而成的，因此良好的鑄造性能和可焊性能，有利于鑄造加工和焊接安裝，降低生產成本；

7、環境友好性：負極板柵的材料本身具有環境友好性，在生產、使用和回收過程中不污染環境，不對人體造成傷害的基礎上，所以在負極板柵制備過程中應盡可能少的引入對環境有害的元素和雜質；

8、來源廣、成本低：有較好的經濟特性，要考慮材料成本、稀有度、性價比高、降低生產成本。

現有技術的鉛蓄電池負極板存在主要問題有：

1、負極板柵在使用過程中存在電導能力降低問題：負極板柵使用過程中易在板柵表面生成粗大的硫酸鉛(PbSO₄)晶枝，硫酸鉛(PbSO₄)晶枝的電阻率高達1010Ω.cm，這種硫酸鉛(PbSO₄)很難充電，要求電池的充電電壓很高，導致負極板柵電導能力降低性；

2、負極活性物質電化學性能惡化問題：鉛電極在放電時，鉛失去電子生成導電性很差的硫酸鉛(PbSO₄)晶體，硫酸鉛(PbSO₄)晶體覆蓋在負極活性物質表面，當硫酸鉛(PbSO₄)達到一定厚度時，導致負極活性物質與電解液接觸困難，阻礙負極活性物質繼續反應，使鉛負極發生鈍化，隨著充放電循環次數的增加，放電容量逐漸降低；電極反應優先在電極表面進行，反應產物硫酸鉛(PbSO₄)為不良導體，使電池的內阻隨放電而增大，使反應物H₂SO₄不能順利擴散到電極深處，致使殘留較多的未反應物質，造成負極活性物質利用率降低。

3、鉛蓄電池負極板的活性物質和負極板柵的匹配問題：現有技術存在負極板柵與負極活性物質基本為機械裹附，存在接觸裹附力不夠、在鉛蓄電池使用過程中存在負極活性物質的脫落的問題。