[發明專利]一種集流體在鉛炭電池或鉛酸電池中的應用

有效

• 申請號: 201711213898.0
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109841790B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 席耀寧;張華民;閻景旺;張洪章;李先鋒;高鶴;孫海濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所;風帆有限責任公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/56;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/73;H01M10/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明涉及一種集流體在鉛炭電池或鉛酸電池中的應用，可顯著地增加電極板柵表面的粗糙度，有利于減小活性物質與板柵的接觸電阻，提高活性物質擔量，提升電池的功率密度與能量密度和電池的壽命。

技術領域

本發明涉及一種集流體在鉛炭電池或鉛酸電池中的應用

背景技術

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統的鉛酸電池演進出來的技術，它是在鉛酸電池的負極中加入了活性碳，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。鉛炭電池的結構主要包括內混型鉛炭電池與內并型鉛炭電池，內混型鉛炭電池是將活性炭混合在鉛膏中發揮其導電性與電容性，內并型鉛炭電池是在鉛酸電池負極并聯活性碳負極板，利用活性碳的電容性抵抗大電流充放電的沖擊，進而提升電池壽命。現有的鉛酸電池集流體主要由鉛合金組成，傳統鉛酸電池在化成過程后，鉛膏可以與集流體緊密的結合，天然的避免了接觸電阻過大的問題。一旦在鉛膏中添加活性碳，或僅使用活性碳作為活性物質涂敷于集流體表面時，活性碳與傳統鉛酸電池的集流體就會產生較大的接觸電阻，接觸電阻過大會阻礙活性碳發揮其電容性能，甚至加劇電池硫酸鹽化進程，縮短電池壽命。因此能否研制出表面粗糙度較高，利于鉛碳電池碳負極使用的新型板柵成為了科學界的一個挑戰。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明設計一種微觀三維結構的集流體，具有優良的導電性。

為達到上述目的，采用的具體技術方案如下：

一種集流體在鉛炭電池或鉛酸電池中的應用，集流體通過如下過程制備而成，

1)將金屬鉛的平板或板柵通過除油去雜清洗干凈；

2)電源正極和負極分別連接步驟1)處理后的平板或板柵，在電流密度1-20A/dm³的條件下進行陽極氧化，電解液為密度為1.01g/ml-1.8g/ml的硫酸水溶液，陽極氧化時間為1分鐘-5小時；

3)取出連接正極的平板或板柵，在溫度10-100℃的糖堿水溶液中浸泡5分鐘-1小時，后取出清洗、干燥；其中糖堿水溶液為氫氧化鈉和葡萄糖的水溶液，氫氧化鈉在水溶液中的質量百分數為0.1-10％，葡萄糖在水溶液中的質量百分數為0.01-1％；

4)將電極漿料涂敷于步驟3)的平板或板柵上下表面，電極活性物質擔載量為0.1g/cm²-10g/cm²。

當應用于鉛炭電池時，步驟4)的電極漿料為活性炭、導電碳和粘結劑的混合物，三者的質量比為85-50：45-5：10-5。

當應用于鉛酸電池時，步驟4)的電極漿料為正極電極漿料為氧化鉛和硫酸鉛的混合鉛膏，其中正極鉛膏氧化鉛與硫酸鉛的質量比為95-70:30-5，負極電極漿料為海綿鉛和硫酸鉛的混合鉛膏，負極鉛膏中海綿鉛與硫酸鉛質量比為90-70:30-10。

除油去雜清洗干凈具體過程為：將金屬鉛的平板或板柵浸泡于質量深度不低于5％稀硝酸溶液中5分鐘-2小時；將浸泡后用去水清洗干凈。

發明技術方案帶來的有益效果

顯著地增加了電極板柵表面的粗糙度，有利于減小活性物質與板柵的接觸電阻，提高活性物質擔量，提升電池的功率密度與能量密度和電池的壽命。

附圖說明

圖1:陽極氧化處理前板柵微觀形貌。

圖2：陽極氧化20分鐘后板柵微觀形貌。

圖3：陽極氧化20分鐘后板柵組裝內并型小電池壽命測試結果。

圖4：普通鉛酸電池壽命測試結果。

圖5:陽極氧化1小時后板柵微觀形貌。

圖6：陽極氧化1小時后板柵組裝內并型小電池壽命測試結果。