[發(fā)明專利]一種添加導(dǎo)電玻璃纖維的鉛炭電池正極鉛膏

在審

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• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN105406063A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳飛;陳紅雨;王殿龍;張慧;舒東;高愛梅;易芬云;趙力
• 申請（專利權(quán)）人: 天能集團江蘇科技有限公司
• 主分類號: H01M4/56
• 分類號: H01M4/56;H01M4/57;H01M4/16;H01M4/62
• 代理公司: 淮安市科文知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 謝觀素

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉛炭蓄電池，尤其是鉛炭電池正極鉛膏。

背景技術(shù)

鉛炭電池是在鉛蓄電池負(fù)極中加入比傳統(tǒng)電池更多的高比表面積碳材料，混合制成鉛炭負(fù)極，利用高比表面積碳材料的導(dǎo)電性和對鉛基活性物質(zhì)的分散性，抑制硫酸鉛結(jié)晶的長大和失活。同時，由于碳材料的電容特性，在大電流充放電過程中，電容先于電池進行充放電，從而起到對電池的保護作用，以延長大電流充放電條件下電池的循環(huán)壽命，同時，由于碳材料優(yōu)異的導(dǎo)電性能，使蓄電池負(fù)極充電接受能力顯著提高。

但在以往的鉛炭電池研究過程中，人們往往只關(guān)注負(fù)極的作用，而容易忽略正極。如果負(fù)極硫酸鹽化得到顯著改善，負(fù)極壽命顯著延長，而正極性能未能改善，由于短板效應(yīng)，電池的整體性能依然提高有限。

常規(guī)鉛蓄電池中，為改善正極板的充電接受能力，現(xiàn)在普遍采用添加石墨材料，改善正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。但在鉛炭電池中，碳材料加入到負(fù)極后，會起到顯著的去極化作用。相同限制電壓條件下充電，由于負(fù)極的去極化作用，將會導(dǎo)致正極電位升高，從而加速正極氧氣的析出，而添加的石墨材料，由于其析氧電位較低，正極電位升高后，由石墨引起的析氧將更加顯著；另外，由于石墨材料的膨脹，也會加快正極活性物質(zhì)的軟化，從而使正極板循環(huán)壽命縮短。因此，在鉛炭電池中，如何改進正極性能，提高正極充電接受能力，減少正極氧氣析出，減少電池產(chǎn)生熱量，避免電池溫度上升過快而導(dǎo)致熱失控，同時減少電池失水，也是鉛炭電池研發(fā)所必須面臨的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種添加導(dǎo)電玻璃纖維的鉛炭電池正極鉛膏，解決了現(xiàn)有技術(shù)添加石墨材料的正極鉛膏，由于石墨析氧電位較低，且正極電位升高后，石墨的自身膨脹，導(dǎo)致活性物質(zhì)的軟化快，循環(huán)壽命短的問題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種添加導(dǎo)電玻璃纖維的鉛炭電池正極鉛膏，以鉛粉重量的百分比計，組成為：硫酸亞錫0.1~0.4%、三氧化二銻0.05~0.3%、導(dǎo)電玻璃纖維0.1~1.0%、石墨0~0.2%、密度為1.40g/mL的硫酸8.0~10.0%、去離子水10.0~15.0%。

所述導(dǎo)電玻璃纖維通過以下步驟制備：

（1）錫銻氧化物層的制備：攪拌下將檸檬酸加入到乙二醇中55-65℃反應(yīng)得乙二醇檸檬酸酯的醇溶液，升溫至85-95℃，然后加入SnCl4·5H2O和SbCl3金屬鹽，充分?jǐn)嚢枞芙猓玫藉a銻聚合前驅(qū)體溶液；

（2）導(dǎo)電玻璃纖維的制備：按照50～300ml前驅(qū)體/100g纖維的比例，將玻璃纖維與錫銻聚合前驅(qū)體溶液均勻混合，混合物在100～150℃烘箱中保持5-15min，然后轉(zhuǎn)入450～600℃的馬弗爐中焙燒5-15min，取出自然冷卻至室溫，吹去纖維表面灰燼，至少重復(fù)本步驟一次，得到導(dǎo)電玻璃纖維。這里所述的室溫是指23-28℃。

所述檸檬酸、乙二醇摩爾合計與金屬鹽的摩爾比為3:10～15。

所述SnCl4·5H2O與SbCl3的摩爾比為5～15:1。

所述導(dǎo)電玻璃纖維長度為2mm~5mm，單纖細(xì)度為1.5D~3D。

目前，制備氧化錫銻薄膜的方法中，溶膠凝膠法使用廣泛。在溶膠凝膠法中，常用的前驅(qū)體包含乙二醇、乙醇和正丁醇等。但醇類揮發(fā)性高，容易造成錫銻沉積率低、氧化膜不均勻等問題，本發(fā)明中，采用乙二醇和檸檬酸制作聚合前驅(qū)體，其中的α-羥基多元酸與多元醇反應(yīng)，可生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，此網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物有利于金屬化合物在玻璃纖維上的沉積，從而有效的增強錫銻氧化物與玻璃纖維的結(jié)合，提高導(dǎo)電玻璃纖維的使用壽命。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

一、本發(fā)明用導(dǎo)電玻璃纖維部分或全部取代石墨材料，直接與鉛粉混合，不僅可以提高正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性，還可以減少正極氧氣析出，提高正極活性物質(zhì)利用率，延長電池壽命，使之與鉛炭負(fù)極相匹配，提高鉛炭電池整體性能。

二、導(dǎo)電玻璃纖維添加到正極鉛膏后，還可以起到提高鉛膏結(jié)合力強度的作用，而且對正極活性物質(zhì)無不利影響，添加量提高后，電池在放電過程電子傳導(dǎo)距離更短，反應(yīng)深度更高，因此電池容量、充電接受能力及倍率放電性能得到顯著提高。

具體實施方式

實施例1：