[實用新型]動力型鉛酸蓄電池強化正極板

有效

• 申請號: 201320417596.6
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN203456543U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 付小寧
• 申請（專利權）人: 新鄉學院
• 主分類號: H01M4/14
• 分類號: H01M4/14;H01M4/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及蓄電池技術領域，尤其涉及一種動力型鉛酸蓄電池強化正極板。?

背景技術

能源是現代社會發展的基礎，是現代人們賴以生存的必需。在人們日漸關注環保和綠色能源的今天，電動車這種輕便快捷、無污染、使用成本低的交通工具，已越來越普及。給電動車提供電能的設備為蓄電池，即蓄電池是電動車的能源。目前，應用于電動車上的蓄電池多為鉛酸蓄電池(約占市場份的95％以上)，這是由于：鉛酸蓄電池具有資源豐富、價格低廉且安全性能好等多項優點。?

但是，相對鎳-金屬氫化物電池或鋰電池等電池體系來說，所述鉛酸蓄電池又具有使用壽命短的缺點，從而造成資源損耗多的問題。根據多項研究表明，造成電動車用這種動力型鉛酸蓄電池壽命短的主要原因之一是：鉛酸蓄電池正極板上的活性物質(一般為二氧化鉛)軟化，進而使得正極活性物質二氧化鉛脫落到電解液中，在電池內部形成短路，從而使電池失去容量，造成電池失效。?

而造成正極活性物質軟化、脫落的原因與作為電動車動力的這種鉛酸電池的使用條件是密切相關的。動力型鉛酸電池的使用狀況是重負荷、深循環，在這種使用條件下，電池的正極活性物質在多次深充電和深放電后，活性物質之間以及活性物質與板柵之間的結合減弱，并且電池深循環使用，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。?

鉛酸蓄電池的正極活性物質是由α-PbO2和β-PbO2這二種二氧化鉛晶型組成的，其中α-PbO2具有較好的機械強度和較大的尺寸，由α-PbO2所形成的多晶網絡可以作為活性物質的骨骼，在正極活性物質中起網絡和骨骼作用，使正極活性物質的結構得以完整，而使電極具有較長的壽命。而β-PbO2具有較小的尺寸和大的比表面積，電化學活性強于α-PbO2，可給出大的比容量，是電極容量的主要提供者，所以正極的活性和壽命受α-PbO2和β-PbO2在二氧化鉛中各占比例的影響。在鉛酸電池的酸性電解液中，隨著循環的進行α-PbO₂和β-PbO₂的相對含?量會發生變化，因為在酸性較強的溶液中，放電產物PbSO₄充電時氧化成β-PbO₂，電池放電時α-PbO₂生成PbSO₄，所以在電池充放電的循環中，α-PbO₂會逐漸轉化為β-PbO₂。這種轉化在電池循環的初期電池容量會逐漸升高，但隨著充放電的深入進行，正極物質中α-PbO₂的相對比例越來越小，從而網絡受到削弱和破壞，正極活性物質的結構強度變弱，活性物質之間的結合力逐漸減弱，并且在電池充電的過程中析氧的沖擊下，整個正極活性物質的密度下降，最終導致正極活性物質軟化并脫落，電池壽命終止。?

此外，重負荷，深循環使用的鉛酸電池，其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下，板柵逐漸發生蠕變而線性長大，也是造成電池正極活性物質容易軟化脫落的一個重要因素。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次數的增加而增加，正極發生了嚴重膨脹，孔隙率過分增加，活性物質顆粒之間的結合力降低，電接觸被破壞，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板的壽命。?

碳纖維除具有一般碳材料的各種優良性能外，還具有相當高的比強度和比模量，力學性能優異，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，并兼備紡織纖維的柔軟可加工性，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。?