[發明專利]基于多孔活性炭材料的鉛碳電池極板及其制備方法

在審

• 申請號: 202010621671.5
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111816845A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 蔡偉波;李愛軍;顏蔚;邵勤思
• 申請（專利權）人: 肇慶理士電源技術有限公司
• 主分類號: H01M4/20
• 分類號: H01M4/20;H01M4/36;H01M4/56;H01M4/583;H01M4/73;H01M10/06
• 代理公司: 廣州匯航專利代理事務所(普通合伙) 44537
• 代理人: 呂詩

本發明公開了一種基于多孔活性炭材料的鉛碳電池極板，包括板柵以及涂覆在板柵上的活性材料，活性材料由以下按重量百分比的如下組分組成：水：5％～15％；硫酸：1％～20％；多孔活性炭：1％～10％；添加劑：0.1％～5％；鉛：余量，其中，多孔活性炭材料是基于海藻葉為原料，經除塵及干燥后進行碳化處理，然后經碳酸鹽處理、蒸干、洗滌、過濾、干燥，最后經過將碳化后的海藻葉與活化劑混合并在真空恒溫氣氛下進行高溫活化處理而制備得到。本發明上述實施例的基于多孔活性炭材料的鉛碳電池極板采用海藻葉為原料制得多孔活性炭，其表面積大，孔隙發達，且其分布均勻，將其作為電極材料，比電容高，循環穩定性優異。

技術領域

本發明屬于鉛酸蓄電池技術領域，尤其涉及一種基于多孔活性炭材料的鉛碳電池極板及其制備方法。

背景技術

目前，鉛酸電池的電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。自1859年法國人普蘭特發明鉛酸電池以來，鉛酸電池已經歷了150多年的發展歷程，鉛酸電池成本低、壽命長、安全性能好，而且廢舊電池的回收利用率高達95％以上，因而一直是電池領域應用最為廣泛的產品。但是傳統鉛酸電池存在比功率小、比能量低，循環壽命與使用壽命短等弊端。

隨著電動汽車、電動自行車的飛速發展。逐漸出現了一種基于鉛碳技術的新型蓄電池，即鉛碳電池，其是一種新型的超級電池，是將鉛酸電池和超級電容器兩者合一，既發揮了超級電容瞬間大容量充電的優點，也發揮了鉛酸電池的比能量優勢，且擁有非常好的充放電性能，而且由于加了碳，阻止了負極硫酸鹽化現象，改善了過去電池失效的一個因素，延長了電池的使用壽命。

而目前主流的鉛碳電池研發方案主要是以活性炭、導電石墨或乙炔黑炭材料與鉛混合作為負極的活性物質，在鉛酸電池中引入了超級電容的特性以增強其比功率，并利用碳材料在電極中構建導電網絡以緩解負極的“硫酸鹽化”問題。但是，碳材料的加入給負極帶來以下難題：第一，鉛粉與碳材料的振實密度差異大，使得鉛粉和碳材料難以均勻混合，將影響負極涂膏的穩固性，降低極板強度，造成電池循環穩定性下降；第二，碳材料表面析氫電位較鉛低，碳材料的加入會導致電池負極析氫增加，過度析氫則會引起電池失水失效，影響電池壽命。

活性炭是具有大比表面積的微孔結構，雙電層容量高，但是導電性不高，且活性炭不容易改性修飾，對其功能化改性極易堵住其微孔。

石墨導電性最高，但是比表面積非常小，無法增加雙電層電容特性。

乙炔黑炭導電性好，能夠增加極板的孔隙率，但也存在著比表面積不高和不容易改性修飾等缺點。

由此可見，這些傳統碳材料由于結構與性質的特點，不僅無法有效解決傳統鉛酸電池的“硫酸鹽化”問題，而且不能充分發揮鉛碳電池超級電池的優點。

由于受條件限制，市售的鉛碳蓄電池內置板柵仍沿襲制作鉛酸電池板柵的組分，其中負極板柵是其重要元部件，負極板柵的主要作用有兩方面作用：

1、集電流骨架：負極板柵是電極的集電骨架，起傳導、匯集電流并使電流分布均勻，提高負極活性物質的利用率；

2、負極活性物質的支撐載體：負極板柵通過邊框和筋條對負極活性物質起支撐的作用。

目前，在鉛酸電池極板中引入活性炭組分而形成超級電容的特性，能極大提高鉛碳電池的性能，但是現有的活性炭直接加入到極板中性能提升不大，需要對其進行改性，而活性炭的改性往往伴隨著活性炭粉末與液體改性原料混合攪拌，由于活性炭的輕質超微細的具有很大比表面積的粉末，在混合過程中，容易漂浮在原料液表面，且容易團聚，且會形成粉塵飛揚，給環境帶來影響。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種基于多孔活性炭材料的鉛碳電池極板及其制備方法，該鉛碳電池負極板具有使電池比能量提高以及降低鉛膏的阻抗，避免充放電過程中活性炭的脫落的優點。