[發明專利]一種雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板的制備方法

有效

• 申請號: 201810366467.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108666500B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 高云芳;徐新;萬火軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H01M2/14
• 分類號: H01M2/14;H01M2/16;H01M10/42;H01M10/06
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板的制備方法，它先制備玻璃纖維隔板漿液，再添加原位增孔及負極析氫抑制雙功能添加劑；用稀硫酸進行稀釋及調整pH值，漿液經過過濾成型，獲得玻璃纖維隔板半成品，經干燥、裁邊、切片等工序制成原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板。本發明將具有酸溶性原位增孔及負極析氫抑制雙功能的添加劑顆粒添加并均勻分布于玻璃纖維隔板，用于鉛炭電池的正負極之間，鉛炭電池制造中加酸時，隔板中微米級雙功能添加劑顆粒溶解，釋放的離子，在充電過程中定向吸附、電還原沉積于碳材料表面，提高負極析氫過電位，抑制析氫副反應，同時減少電池儲存期間的自放電。

技術領域

本發明涉及鉛炭電池技術領域，具體而言，涉及一種原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板的制備方法。

背景技術

鉛炭電池是一種負極電容型鉛酸電池，兼具鉛蓄電池和超級電容器特性，既發揮了超級電容瞬間大電流充電的優點，也發揮了鉛酸電池的比能量優勢，它是在鉛酸電池的負極活性物質中加入活性碳，能夠顯著提高鉛酸電池的循環壽命，且擁有優異的大電流充放電性能。然而，鉛炭電池因負極引入碳材料以及經歷大電流充放電工作的特點，存在電池儲存或充電中負極易析氫以及大電流充電下氧復合效率降低的問題。

鉛蓄電池氧復合是指，閥控鉛蓄電池采用安全閥密封及超細玻璃纖維隔板吸附電解液，同時設計合適的正負活性物質比例，使電池在充電末期，氧氣首先從正極析出，穿過玻璃纖維隔膜的孔隙傳輸到負極，與負極的活性鉛反應生成氧化鉛，氧化鉛與硫酸反應生成硫酸鉛和水，硫酸鉛再經歷充電生成鉛，這樣正極充電中電解水產生的氧氣副產物又在負極還原成水，通過合理的設計，普通鉛蓄電池的氧復合效率可達97%以上。由于鉛炭電池大電流充放電工作的特點，當大電流充電時正極析出氧氣量大，氧復合效率下降至90%甚至更低，加之鉛炭電池負極析氫較之普通鉛酸電池負極明顯，整體上加劇鉛炭電池充放電過程中失水，進而引發熱失控等危害電池的現象。

針對碳材料引起的析氫自放電問題，科研工作者們通過對鉛炭電池負極活性物質碳材料進行析氫抑制改性、鉛膏中增加添加劑等措施對該問題進行有效改善。而對電池大電流充電下氧復合效率下降問題，理論上可以通過增加隔板氧通道或者設置催化栓來改善及解決。設置催化栓采用稀有金屬，價格昂貴；應用增加隔板氧通道（平面孔徑10～25μm，三維疊加后平均孔徑10～15μm為佳）的方法，由于電池極群裝配壓力大，大量孔隙易造成隔板變形甚至坍塌，影響充放電時電流分布，進而引發鉛枝晶等不利效果。因此現有對玻璃纖維隔板的改進，大都基于納米級增孔技術。

發明內容

為了解決現有技術存在的鉛炭電池存在析氫自放電，快充、浮充過充易出現失水，進而引發熱失控等不足，本發明的目的在于提供一種原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板的制備方法。

所述的一種原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板的制備方法，其特征在于包括下述步驟：

1）玻璃纖維隔板漿液的制備：向攪拌器中依次加入水、超細玻璃纖維、普通玻璃纖維、硅酸鈉、有機高分子纖維、纖維狀Al₂O₃、球狀Al₂O₃及助劑，攪拌打漿得到玻璃纖維隔板漿液；

2）向步驟1）得到的玻璃纖維隔板漿液中添加原位增孔及負極析氫抑制雙功能添加劑；

3）用稀硫酸對步驟2）的漿液進行稀釋及調整pH值，繼續攪拌；

4）將步驟3）的漿液經過過濾成型，獲得含水率30～50wt%的玻璃纖維隔板半成品；

5）將步驟4）中的玻璃纖維隔板半成品經干燥、裁邊、切片等工序制成原位增孔及負極析氫抑制雙功能的鉛炭電池用玻璃纖維隔板。