[發(fā)明專利]鉛酸電池的負(fù)極鉛膏組成物、負(fù)極板及鉛酸電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910903306.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN112635761A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建郎;楊錫杭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣隆光電科技股份有限公司;碳能科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/57;H01M4/14;H01M10/06
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 郭化雨

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鉛酸電池的負(fù)極鉛膏組成物，以鉛粉為參考重量，包含水8～12wt％、密度為1.4g/cm³的硫酸4～10wt％、硫酸鋇與木素磺酸鈉1～2wt％、碳粉0.2～2wt％、機(jī)油0.1～0.4wt％、短纖維0.05～0.3wt％，該碳粉為石墨化的碳粉，其石墨化程度比值為3～4，該石墨化程度比值以拉曼光譜特征峰的1340±2cm^?1、11580±2cm^?1經(jīng)由下式所定義，石墨化程度比值＝1580±2cm^?1峰值強(qiáng)度/1340±2cm^?1峰值強(qiáng)度。于鉛膏組成物添加高碳化程度的碳粉，使鉛膏組成物制備的負(fù)極板具有較低的電阻，能產(chǎn)生高導(dǎo)電度。也于碳鉛電池提供較高的初放電容量以及能量效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)有關(guān)于一種負(fù)極鉛膏，更精確的說，是關(guān)于一種于鉛酸電池負(fù)極鉛膏中添加石墨化程度高的碳材料，及利用前述鉛膏所制備的負(fù)極板及鉛酸電池。

背景技術(shù)

由于科技的進(jìn)步，地球的人口快速增長(zhǎng)，人類對(duì)于能源需求量也越來越多，除了化石燃料之外，新的替代能源以及環(huán)保議題受到重視。目前，鉛酸電池是提供汽機(jī)車啟動(dòng)系統(tǒng)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要市場(chǎng)，和其他的二次電池(鋰離子電池、以及鎳氫電池)相比，除了堅(jiān)固耐用、能提供高穩(wěn)定的電壓，也有良好的安全性與成本優(yōu)勢(shì)。鉛蓄電池應(yīng)用在汽車起動(dòng)器電池(start light ignition, SLI)、備用動(dòng)力固定電池以及輪式移動(dòng)車、輪椅和剪刀式升降機(jī)等深循環(huán)電池，有相當(dāng)大的發(fā)展空間。

添加碳材料于負(fù)極活性物質(zhì)(NAM)中，可以調(diào)整鉛蓄電池的性能，例如，可以增加了NAM電化學(xué)表面積，或改善充電接受性。在碳材料的選用上，如果使用納米尺寸的碳黑顆粒(尺寸遠(yuǎn)小于NAM的骨架分支直徑)，碳黑顆粒可以摻入鉛骨架中，作為NAM的骨架分支或吸附在鉛相的表面上。當(dāng)碳黑以0.2wt％至0.5wt％的濃度添加至NAM時(shí)，負(fù)極板具有高電性能。

活性炭顆粒的尺寸為數(shù)十微米量級(jí)，對(duì)鉛具有高親和力，使得碳顆粒融入主骨架成為骨架的組成部分，鉛核在形成期間于活性炭顆粒的表面上形成新的分支(鉛-碳活性物質(zhì))。此外，由于活性炭顆粒具有高表面積和微孔結(jié)構(gòu)，在充電期間，這些碳顆粒能充當(dāng)超級(jí)電容的特性，改善負(fù)極板的充電接受性。

石墨化碳納米纖維(GANFg)具有高縱橫比的特性，相較于原電池的循環(huán)壽命(893cycle)，以0.50,0.20和0.10wt％加入NAM，可分別提高至1670cycle、 1095cycle、1139cycle，皆可提高電池循環(huán)壽命。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種鉛酸電池的負(fù)極鉛膏組成物，以鉛粉為參考重量，包含水8～12wt％、密度為1.4g/cm3的硫酸4～10wt％、硫酸鋇與木素磺酸鈉1～2wt％、碳粉0.2～2wt％、機(jī)油0.1～0.4wt％、短纖維 0.05～0.3wt％，該碳粉為石墨化的碳粉，其石墨化程度比值為3～4，該石墨化程度比值以拉曼光譜特征峰的1340±2cm^-1、1580±2cm^-1經(jīng)由下式所定義，

石墨化程度比值＝1580±2cm^-1峰值強(qiáng)度/1340±2cm^-1峰值強(qiáng)度。

此外，碳粉展示具有在42±0.2、53±0.2、77±0.2以度數(shù)2θ表示的特征峰的 X射線繞射圖，具有高碳化程度以及高導(dǎo)電度，以及數(shù)十至數(shù)百納米的粒徑，能摻入鉛顆粒提升導(dǎo)電性。

碳量約為負(fù)極活性材料的約0.2wt％至2wt％為較佳，因?yàn)閾饺敫嗔康奶伎赡苁沟煤匣旌衔镫y以處理；此外，添加的碳量越多，將導(dǎo)致電極析氫的表面積越大，使得水分容易散失，不利于充放電。

本申請(qǐng)還提供一種碳鉛電池的負(fù)極板，由上述的負(fù)極鉛膏組成物制備而成。負(fù)極板具有3PbO·PbSO4·H2O(3BS)的X射線繞射圖特征峰以及較低的電阻。