[發(fā)明專利]一種鉛蓄電池負(fù)極板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010183712.3
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101841032A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 江蘇華富控股集團(tuán)有限公司;揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號: H01M4/16
• 分類號: H01M4/16;H01M4/73
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鉛蓄電池負(fù)極板的制備方法的工藝。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、性能可靠、價格較低等優(yōu)點(diǎn)，因此在國民經(jīng)濟(jì)各部門得到廣泛應(yīng)用，一直是化學(xué)電源中產(chǎn)量大、應(yīng)用范圍廣的產(chǎn)品，隨著新材料和新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢更加顯現(xiàn)，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(yuǎn)。

鉛蓄電池的工作原理是利用電化學(xué)原理實現(xiàn)物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化，電極和電解質(zhì)的界面反應(yīng)特性是影響蓄電池性能的核心和本質(zhì)所在。因此，對于鉛酸蓄電池，其功能電極的研發(fā)、性能優(yōu)良的電解質(zhì)的使用以及電極與電解質(zhì)的匹配優(yōu)化是新型鉛酸蓄電池研發(fā)中極其重要的關(guān)鍵問題。

構(gòu)成鉛酸蓄電池的基本部件和材料包括：正極板、負(fù)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(fù)極板分別焊成極群，包括匯流排和極柱。

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

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

2、負(fù)極活性物質(zhì)的支撐載體：負(fù)極板柵通過邊框和筋條對負(fù)極活性物質(zhì)起支撐的作用。

因此，適合用作鉛酸蓄電池負(fù)極板柵材料的需要考慮以主要因素：

1、高析氫過電位：負(fù)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(hù)性能；

2、優(yōu)良的耐腐蝕能力：負(fù)極板柵的耐腐蝕能力直接影響鉛酸蓄電池的壽命，所以負(fù)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(dǎo)性：負(fù)極板柵電阻要小，高電導(dǎo)性的負(fù)極板柵能夠使電流更易于沿著負(fù)極板柵分布到負(fù)極活性物質(zhì)，從而減少了電池的內(nèi)阻，起著有效地集流和導(dǎo)電作用；

4、裹附力強(qiáng)：負(fù)極板柵合金能與負(fù)極活性物質(zhì)牢固接觸，接觸面能有良好的裹附力，防止負(fù)極活性物質(zhì)的脫落；

5、良好的機(jī)械性能：有良好的機(jī)械性能和抗蠕變性，負(fù)極板柵要有一定強(qiáng)度、硬度、抗拉強(qiáng)度，便于電池的制造和運(yùn)輸；

6、可鑄造性能和可焊性能：負(fù)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(fù)極群是通過負(fù)極板和負(fù)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(chǎn)成本；

7、環(huán)境友好性：負(fù)極板柵的材料本身具有環(huán)境友好性，在生產(chǎn)、使用和回收過程中不污染環(huán)境，不對人體造成傷害的基礎(chǔ)上，所以在負(fù)極板柵制備過程中應(yīng)盡可能少的引入對環(huán)境有害的元素和雜質(zhì)；

8、來源廣、成本低：有較好的經(jīng)濟(jì)特性，要考慮材料成本、稀有度、性價比高、降低生產(chǎn)成本。

現(xiàn)有技術(shù)的鉛蓄電池負(fù)極板存在主要問題有：

1、負(fù)極板柵在使用過程中存在電導(dǎo)能力降低問題：負(fù)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(dá)1010Ω.cm，這種硫酸鉛(PbSO₄)很難充電，要求電池的充電電壓很高，導(dǎo)致負(fù)極板柵電導(dǎo)能力降低性；

2、負(fù)極活性物質(zhì)電化學(xué)性能惡化問題：鉛電極在放電時，鉛失去電子生成導(dǎo)電性很差的硫酸鉛(PbSO₄)晶體，硫酸鉛(PbSO₄)晶體覆蓋在負(fù)極活性物質(zhì)表面，當(dāng)硫酸鉛(PbSO₄)達(dá)到一定厚度時，導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)與電解液接觸困難，阻礙負(fù)極活性物質(zhì)繼續(xù)反應(yīng)，使鉛負(fù)極發(fā)生鈍化，隨著充放電循環(huán)次數(shù)的增加，放電容量逐漸降低；電極反應(yīng)優(yōu)先在電極表面進(jìn)行，反應(yīng)產(chǎn)物硫酸鉛(PbSO₄)為不良導(dǎo)體，使電池的內(nèi)阻隨放電而增大，使反應(yīng)物H₂SO₄不能順利擴(kuò)散到電極深處，致使殘留較多的未反應(yīng)物質(zhì)，造成負(fù)極活性物質(zhì)利用率降低。

3、鉛蓄電池負(fù)極板的活性物質(zhì)和負(fù)極板柵的匹配問題：現(xiàn)有技術(shù)存在負(fù)極板柵與負(fù)極活性物質(zhì)基本為機(jī)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(fù)極活性物質(zhì)的脫落的問題。