[發(fā)明專利]一種納米復(fù)合材料雙極性蓄電池及其雙極板基體的制備工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410140421.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN103887478A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李培成;陳章華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇天澤納米科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/20
• 分類號(hào): H01M4/20;H01M4/68;H01M10/12
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池，尤其涉及一種納米復(fù)合材料雙極性蓄電池及其雙極板基體的制備工藝。

背景技術(shù)

電池分為一次電池和二次電池，其中二次電池指的是可反復(fù)充放電的電池。二次電池中應(yīng)用最早、最廣泛的就是鉛酸蓄電池，其能使用單極或雙極制造，或單雙極交互使用的準(zhǔn)雙極電池。

傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池具有以下缺點(diǎn)：1、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池在使用過程中常有溢酸、滲酸及氣體酸霧逸出現(xiàn)象，不僅腐蝕設(shè)備，而且污染空氣，對(duì)城市環(huán)境危害極大；2、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池中的液體電解質(zhì)易腐蝕、沖刷極板，導(dǎo)致極板早期損壞和極板層的活性物質(zhì)PbO2脫落，造成蓄電池內(nèi)部短路，大大縮短了鉛酸蓄電池的使用壽命；3、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池維護(hù)困難，需經(jīng)常加酸、調(diào)比重等，增加使用成本；4、傳統(tǒng)鉛酸蓄電池上下電位差大，易自放電；5、在惡劣大氣環(huán)境中(高寒地區(qū)與高溫地區(qū))適應(yīng)性能差，低溫時(shí)起動(dòng)車輛困難。

在傳統(tǒng)的單極電池中，通過集流體收集活性物質(zhì)所產(chǎn)生的電流并由相互之間連接的極耳傳至下一節(jié)電池；雙極電池由于自身結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，雙面涂膏，電流傳輸路徑短、內(nèi)阻小、電池體積小，整個(gè)電路中壓降較小，較之前的傳統(tǒng)鉛酸蓄電池優(yōu)越很多。

在雙極電池中，基板的作用至關(guān)重要。雙極板一方面要與正負(fù)極的活性物質(zhì)緊密粘結(jié)，另一方面又要把相鄰的兩個(gè)電池正負(fù)極隔開。基板在鉛酸腐蝕環(huán)境下必須保持其導(dǎo)電性，并阻斷相鄰電池電解液連通，而不得參與電池反應(yīng)或?yàn)殡姵刈苑烹娞峁┗芈贰＿@些就要求基板必須是有導(dǎo)電性、不溶于硫酸、耐硫酸腐蝕、在電池的電位窗中保持穩(wěn)定且擁有較高的氫氧過電位能力，不參加電池反應(yīng)，對(duì)電池活性物質(zhì)有良好的吸附能力，還要易于加工和密封。

目前，對(duì)于雙極鉛酸電池存在以下問題，急需要解決：1：雙極電池基板電導(dǎo)率問題；2：基體上過渡層的耐腐問題；3：雙極電池各極板問及整個(gè)電池的密封問題；4：在保證雙極板電導(dǎo)率的前提下，獲得高強(qiáng)度、高韌性的基板；5：整個(gè)雙極電池的工藝制造流程，是否有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

針對(duì)以上問題，就需要有一種新的雙極鉛酸電池來克服各種電池制造中的困難及缺陷，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)及生產(chǎn)過程中存在的問題，提供了一種納米復(fù)合材料雙極性蓄電池及其雙極板基體的制備工藝。

為了克服背景技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)及生產(chǎn)過程中存在的問題所采用的技術(shù)方案是：一種納米復(fù)合材料雙極性蓄電池及其雙極板基體的制備工藝，包括基體、金屬濺射層、納米復(fù)合材料雙極電池，所述基體包括熱固性或熱塑性高分子聚合物及一種或多種導(dǎo)電材料組成，所述導(dǎo)電材料均勻分布基體中，所述基體中設(shè)有的導(dǎo)電材料至少為一種或多種組合，所述導(dǎo)電材料的粒徑范圍在納米級(jí)或納米至微米級(jí)，所述金屬濺射層采用金屬真空磁控濺射技術(shù)處理，濺射后的基體經(jīng)過涂膏、干燥、固化、組裝，得到一種納米復(fù)合材料雙極電池。

進(jìn)一步的，所述基體采用金屬真空磁控濺射技術(shù)處理，即金屬靶材的中間位置設(shè)置有平衡線圈，其與電源連接，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與外加磁場(chǎng)共同影響金屬的真空磁控濺射系統(tǒng)，完成基體的金屬層濺射，得到表面含有符合要求的金屬濺射層的極板基體，所述真空磁控濺射中的金屬靶材為金屬鉛靶材或金屬鉛合金靶材，所述的真空磁控濺射技術(shù)包括工作壓強(qiáng)10-5～10-7Pa，濺射室溫度30～50℃，氬氣流量50～100，工作電壓100～300V，工作電流1～10A，磁場(chǎng)300～500Gs，工作頻率10～80KHz，沉淀速率0.1～1.0um／min，濺射層厚度0.01～1.0mm，循環(huán)冷卻水溫度0～30℃，循環(huán)冷卻水水壓0.1～0.5MPa，工作環(huán)境20～40℃，相對(duì)濕度10％～90％RH。

進(jìn)一步的，所述基體經(jīng)過模壓或注塑方法制備，所述基體模壓方法經(jīng)過預(yù)熱、預(yù)壓、熱壓、冷卻和脫模得到，所述預(yù)熱、預(yù)壓、熱壓、冷卻和脫模均在模具內(nèi)完成，所述的預(yù)熱溫度為100～180℃，所述預(yù)壓壓力為0.1～10MPa，所述熱壓溫度為100～240℃，所述壓力為0.1～20MPa，所述熱壓時(shí)間為10～1200s，所述冷卻時(shí)間為10～1800s，所述脫模在模具內(nèi)有脫模劑材料，包括一般的中性、油性、干性脫模劑，或噴涂石蠟、噴涂脫模硅膠、油性材料，或鍍特氟龍。所述基體注塑方法包括混料、干燥、加熱熔融、注塑成型、脫模，所述混料為熱塑性或熱固性高分子聚合物、導(dǎo)電材料經(jīng)過機(jī)械攪拌分散或人工攪拌分散或超生分散或球磨分散中的一種或幾種混合分散，所述干燥溫度為100～200℃，所述加熱熔融溫度為100～240℃，所述注塑成型，通過將加熱后的物料擠壓至模具，得到滿足要求的極板基體，所述脫模方法如模壓成型法中闡述。