[实用新型]高功率型铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高功率型铅酸蓄电池。

背景技术

在石油等能源资源日渐紧张，大气环境污染日趋严重的今天，电动自行车这种轻便快捷、无污染、使用成本低的交通工具，已越来越普及。蓄电池是电动车最为关键的部件，是电动车的能源，当前广泛使用的是铅酸蓄电池，占市场份的95％以上。铅酸蓄电池因资源丰富、价格低廉且安全性能好等特点而受到广大消费者的认可。

但是，铅酸蓄电池作为电动车的动力电源，与镍-金属氢化物电池及锂电池等电池体系相比，存在体积比能量低、重量比能量低；使用寿命短等缺点。并且现有的铅酸蓄电池是低比功率产品，不能进行大电流快速充放电，在实际使用过程中，如在起动、加速、上坡、顶风等需大电流放电，这种强迫蓄电池瞬间提供大电流放电的使用情况，对电池极板特别是负极板的冲击很大。铅酸蓄电池在重负荷使用时，容量往往受限于负极，当高电流密度放电时，短时间内负极上大量的铅离子转入电解液，此时来不及形成新的晶核，铅离子只有产生没有消耗，溶液中过饱和度较大，较之低电流密度放电，容易形成数量较多、尺寸较小的晶核，从而生成致密的硫酸铅层造成负极不同程度的稳定钝化，虽然负极板上添加的膨胀剂有去钝化的作用，但是随着电池的循环，这些膨胀剂随电池内部的氧循环过程而逐渐被氧化和降解，此时放电电流密度越大，越易产生钝化，而使负性活性物质逐渐丧失放电能力，使用寿命缩短。同时，由于电动车电源属于大电流深度充放电循环使用，作为动力电源的铅酸蓄电池在开始放电时，最先生成小颗粒硫酸铅晶体，随着放电的深入，在形成新的小颗粒晶体的同时，原有的小晶体逐渐生长变大，由于硫酸铅在稀溶液中的溶解度较大，它的生长速度比在浓溶液中大，硫酸铅的形成需要消耗硫酸，电池中的硫酸浓度将随着放电的进行逐渐下降，放电后期，可直接生成大颗粒硫酸铅晶体，因此，电池放电深度越深，产生的大颗粒硫酸铅晶体越多。在充电时，因为大颗粒硫酸铅晶体较小颗粒硫酸铅晶体难还原，所以随着深度放电循环的进行，不能还原的大颗粒硫酸铅晶体在负极板上逐渐积累，当这种大颗粒硫酸铅晶体积累到一定程度后，负极板上将产生不可逆硫酸盐化，容量明显下降，从而电池寿命终止。

发明内容

本实用新型目的是：为克服现有铅酸蓄电池的上述不足，而提供一种具备电容储能特点、高比功率、可快速大电流充放电的高功率型铅酸蓄电池，具有较长的使用寿命。

本实用新型的技术方案是：一种高功率型铅酸蓄电池，包括间隔布置的正极板和负极板，其特征在于所述负极板上的活性物质表面喷压有一层多孔碳复合喷沙层。

本实用新型中所述多孔碳复合喷沙层具体是由组分重量百分比为：多孔碳材料45～75％、羧甲基纤维素5～15％、乙炔黑5～15％、石墨6～15％、聚四氟乙烯6～18％的混合物制成颗粒状喷压在湿润的负极板活性物质表面，再经烘干、固化制成。

所述多孔碳复合喷沙层进一步是将组分重量百分比为：多孔碳材料50～70％、羧甲基纤维素8～12％、乙炔黑8～12％、石墨6～12％、聚四氟乙烯8～14％的混合物制成颗粒状喷压在湿润的负极板活性物质表面后再经烘干、固化制成。

所述多孔碳复合喷沙层优选的方案是将组分重量百分比为：多孔碳材料60％、羧甲基纤维素10％、乙炔黑10％、石墨8％、聚四氟乙烯12％的混合物制成颗粒状喷压在湿润的负极板活性物质表面后再经烘干、固化制成。

本实用新型中所述多孔碳材料、羧甲基纤维素、乙炔黑、石墨和聚四氟乙烯的混合物的总重量占负极板铅膏配方中铅重量的0.001～0.05％。而至于负极板的铅膏配方为公知技术，本实用新型中对其组分及配比均参照现有技术，而不作任何限定。

本实用新型中所述多孔碳材料采用能形成界面双电层储能的碳材料，如活性碳粉末、碳纤维、纳米碳管中的一种，其电化学电容应大于100F/g。

所述烘干温度优选20～50℃，相对湿度50％～100％，而烘干的时间则为1～12小时。

本实用新型中所述多孔碳材料、羧甲基纤维素、乙炔黑、石墨和聚四氟乙烯的混合物采用常规的制粒工艺制成颗粒，且确保颗粒粒度大于100目。

本实用新型中所述多孔碳复合喷沙层在负极板活性物质表面的喷沙覆盖率应大于60％。

本实用新型基于超级电容器界面电化学双电层的原理，在负极板上引入了具有电化学双电层储能特性的多孔碳复合喷沙层，能在电解液/电极材料两相界面上形成电化学双电层贮存能量，使得负极板具有超级电容的性能，以此使电池兼有电容储能的特点，同时具备了高比功率，可快速大电流充放电的特性。