[發(fā)明專利]柔性極耳3D一體化矩陣板柵

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210538733.1
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103872341A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 李毛丁
• 申請（專利權(quán)）人: 李毛丁
• 主分類號: H01M4/73
• 分類號: H01M4/73;H01M4/68;H01M2/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬領(lǐng)域：?

本發(fā)明涉及化學電源儲能技術(shù)，尤其是鉛酸電池三維一體化板柵、三維一體化矩陣板柵、超級電容板柵工程制造領(lǐng)域。?

技術(shù)背景

極板是鉛酸電池最核心的技術(shù)之一，而極板又是由板柵和極耳(導電集流體)構(gòu)成。鉛酸電池經(jīng)過100多年的研究，作為參加電化學反應的活性物質(zhì)研究基本成熟。如何提高鉛酸電池比能量、壽命、產(chǎn)品更環(huán)保等問題，作為起導電作用、固定活性物質(zhì)的三維板柵成為鉛酸電池研究方向。?

三維板柵電池有如下優(yōu)勢：1、環(huán)保性：鉛酸電池使用非金屬泡沫三維結(jié)構(gòu)能節(jié)省鉛的使用量50％---70％；2、性能：使傳統(tǒng)鉛酸電池體積縮小45％以上、比能量大幅提高、壽命大幅延長，是現(xiàn)有鉛酸電池1～2倍以上。3、工業(yè)化生產(chǎn)成本更低。?

(注：“動力電池技術(shù)與應用”胡信國等編著，化學工業(yè)出版社2009.5-----對三維電池優(yōu)勢有詳細介紹)?

國內(nèi)外現(xiàn)有三維電池研究文獻中，作為電池集流體的板柵與外部連接方式有兩種方式：1、將碳泡沫體做成做成極耳形狀通過冶金復合方式與外部連接；2、將片狀碳泡沫體電沉積金屬材料后再與其它金屬熔融(或片狀金屬焊接)方式將板柵與外部連接。?

現(xiàn)有技術(shù)缺點如下：1、碳素泡沫裝極耳作為連接導體。該連接方式接觸面積非常小，導電接觸面非常易氧化---該技術(shù)產(chǎn)品實用化可能可性低。2、第二種方法(美國)工藝復雜。碳泡沫電沉積金屬后還要單獨處理泡沫體與極耳的連接問題，、產(chǎn)品合格率低、成本高。是兩種不同材料的連接。4、兩個極板之間無并聯(lián)、串聯(lián)沒有一體化結(jié)構(gòu)----不能形成板柵矩陣結(jié)構(gòu)。5、碳化前驅(qū)體材料選擇價格昂貴---進口。?

國內(nèi)參考文獻：?

1、申請專利號200610110234.7；發(fā)明名稱：鉛酸蓄電池鈦基泡沫鉛正負電極板柵材料及其制造方法。?

2、鄒智敏、張勁松、鍍鉛泡沫碳化硅正極的應用(中國科學院金屬研究所)分類號TB333文章編號1005-3093(2004)06-0635-06?

國外參考文獻：?

1、專利號為6,979,513，授予是2005年12月27日美國NASA下屬公司Firefly?Energy發(fā)明了三維泡沫電池。該專利發(fā)明主要內(nèi)容：電池由碳或輕質(zhì)制成的電流收集器構(gòu)成。?

2、美國PWTC公司新建了一座RVC/Pb-Sn三維板柵實驗工廠，2006年8月投入運行，每月可制造5000片尺寸為152.4mm*152.4mm*3mm的RVC/Pb-Sn三維板柵，并計劃將生產(chǎn)規(guī)模擴大到每班(8h)生產(chǎn)10000片～12000片。(體積縮小1/2)?

(電池技術(shù))?

發(fā)明內(nèi)容

A、發(fā)明的目的：?

1、本發(fā)明主要解決了三維泡電池沫板柵對外連接復雜技術(shù)難題。2、“柔性極耳3D板柵一體化成型技術(shù)”解決了三維電池極板與外部連接問題可靠性問題，3、以及解決了兩塊極板之間一體串、并聯(lián)問題-----矩陣結(jié)構(gòu)。4、柔性極耳一體化三維泡沫板柵解決了工業(yè)化制造三維電池的工程難題。?

B、技術(shù)實施方式：?

三維電池中的三維板柵(極耳部分)對外連接一直是一個困擾三維電池普及的技術(shù)難題。板柵集流體不僅是活性物質(zhì)的載體，更需要將活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流引導出去。在解決了板柵(固定活性物質(zhì)部分)強度要求(抗拉、強壓、折彎等)同時，也能同時解決了板柵對外連接的工藝性問題。使三維電池的矩陣結(jié)構(gòu)工業(yè)化制造成為可能。?

B-1、一體化結(jié)構(gòu)：?

所謂柔性極耳3D一體化矩陣結(jié)構(gòu)，就是碳素泡沫與碳素薄膜(極耳部分)為一體成型結(jié)構(gòu)，并折疊成型的結(jié)構(gòu)方式。(附圖1-5)?

B-2、柔性3D一體化板柵材料構(gòu)成：?

碳素泡沫材料配比關(guān)系：碳(C)＞92％、三氧化二鋁(Al₂O₃：1.5％，≤200目粉末)、硅Si(0.8.％，≤200目粉末)，其它：3.7％(S、Na、SiO2、Fe、、)。?

B-3、實施工藝(1)：?

主要前驅(qū)體材料選擇：?