[发明专利]一种活性炭膏及采用活性炭膏制作极板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅炭电池领域，尤其涉及一种用于铅炭电池负极极板的覆炭材料以及极板的制作方法。

背景技术

自从澳大利亚联邦科学与工业研究会（CSIRO）与日本古川电池株式会社联合研究并生产铅炭电池以来。铅炭电池以其优异的大电流、冷启动能力和超过普通铅酸蓄电池三倍以上的循环寿命，在HEV（混合动力车）、大型储能系统等得到了一定的应用。作为电容材料的活性炭，因其振实密度和铅粉具有巨大差异，造成其与铅粉混合时比较困难，且无法混合均匀。虽然在铅粉和活性炭粉混合时，添加了诸如聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯等粘接剂，但负极板活性物质和活性炭粉粘接效果依然较差。在循环过程中很容易有炭粉析出到隔板中，造成短路；同时因炭粉和铅粉活性物质是属于物理粘接，循环过程中粘接很容易失效，造成内阻随循环次数增加而增大，电池快速失效。

针对这个问题，蓄电池生产厂家和研究机构提出了各自的解决方案，虽然一定程度上改善了铅粉和活性炭复合的难题，但还存在各种问题。

中国专利CN102074702指出，通过电沉积的方法，将铅沉积到活性炭颗粒内部和活性炭颗粒之间空隙以制备铅炭复合材料。但该方法需要将电镀铅的活性炭涂层从母板上刮下，然后再应用到铅炭电池中。而且该专利也没有提及如何应用这种铅炭复合材料的方法。操作方法繁琐，且应用方法不明。

专利CN101764263提出，在负极板栅的不同部位分别涂覆传统负极活性铅膏和活性炭电容膏，实现了铅酸蓄电池和超级电容器的内部并联。但是这种方法在极板加工时，活性炭涂布区容易在涂覆铅膏时受到损伤，甚至脱落。

发明内容

本发明为了解决上述现有铅炭电池制作的技术问题，提出一种结合强度高、导电性好、使用寿命长的活性炭膏及采用活性炭膏制作极板的方法。

本发明提出的活性炭膏，其由以下物料的重量百分比配制：

活性炭组合物：30~60%、溶剂: 40~70%；

其中，所述的活性炭组合物由以下物料的重量百分比配制：

电容特性炭材料：6.9~96.8%、炭黑：1.5 ~89%、粘接剂：0.54~77%、增稠剂：0~28%。

本发明提出的采用活性炭膏制作极板的方法，步骤如下：

步骤1、活性炭膏的制作

按比例秤取电容性炭材料、炭黑，粘接剂、增稠剂和溶剂，并将电容性炭材料、炭黑投入混匀了粘接剂和增稠剂的溶剂中，并通过高速分散或者超声波分散的方法，将所述的物料混合均匀，制成一定粘度的活性炭膏；

步骤2、活性炭膏的涂覆

将所述活性炭膏涂覆到铅酸电池负极的板栅上，对涂覆好的板栅进行干燥，待所述板栅的重量稳定时，将其取出，再对所述板栅的表面进行加压处理；

步骤3、板栅的镀铅

将所述板栅放入电镀槽的电镀液中，浸润一段时间后，进行电镀铅处理，电镀完成后，再将所述板栅干燥；

步骤4、铅膏的涂覆

将干燥完毕的板栅涂覆铅膏，经淋酸、表干之后，进行固化，制得涂覆所述活性炭膏的极板。

本发明将电容特性的炭材料、具有较好导电能力的炭黑等、粘接剂和溶剂均匀混合，制成一定粘度的活性炭膏。再将活性炭膏填充在板栅的筋条之间，在合理的铅合金与活性炭体积的比例条件下，形成完整牢固的网络包裹着板栅，保证板栅和活性炭基体的结合强度；在活性炭膏中添加了高导电能力的炭黑等物质，确保活性炭膏和板栅之间的导电能力达到铅膏和板栅之间的水平。不会因为板栅覆盖一层活性炭，而影响铅膏与集流体板栅之间的导电能力；涂覆活性炭膏的板栅表面的电镀铅具有比较大比表面积和孔隙率，一方面电镀铅进入活性炭微孔和活性炭与活性炭之间的空隙中，并沉积下来，与活性炭结合良好，另一方面，电镀铅具有比较大的比表面积和粗糙的结构，与铅膏之间的结合也比较良好。而且电镀铅和铅膏之间通过化学反应形成的结合层也提供了非常好的粘接效果。这样电镀铅作为过渡层，既使活性炭层与铅膏结合良好，又提供了优良的导电能力。本发明有效地克服了现有铅炭电池存在的缺陷。

附图说明

图1a为填充活性炭膏的板栅正面的示意图；

图1b为图1a中 A-A向的剖切示意图；

图1c为图1b中D处放大示意图；

图1d为图1a中 B-B向的剖切示意图；

图2a为制成的极板正面示意图；

图2b为图2a中 C-C向的剖切示意图；

图3为铅碳电池与普通铅酸电池循环寿命对比曲线。

具体实施方式