[实用新型]动力型铅酸蓄电池强化正极板

说明书

技术领域

本实用新型涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种动力型铅酸蓄电池强化正极板。 

背景技术

能源是现代社会发展的基础，是现代人们赖以生存的必需。在人们日渐关注环保和绿色能源的今天，电动车这种轻便快捷、无污染、使用成本低的交通工具，已越来越普及。给电动车提供电能的设备为蓄电池，即蓄电池是电动车的能源。目前，应用于电动车上的蓄电池多为铅酸蓄电池(约占市场份的95％以上)，这是由于：铅酸蓄电池具有资源丰富、价格低廉且安全性能好等多项优点。 

但是，相对镍-金属氢化物电池或锂电池等电池体系来说，所述铅酸蓄电池又具有使用寿命短的缺点，从而造成资源损耗多的问题。根据多项研究表明，造成电动车用这种动力型铅酸蓄电池寿命短的主要原因之一是：铅酸蓄电池正极板上的活性物质(一般为二氧化铅)软化，进而使得正极活性物质二氧化铅脱落到电解液中，在电池内部形成短路，从而使电池失去容量，造成电池失效。 

而造成正极活性物质软化、脱落的原因与作为电动车动力的这种铅酸电池的使用条件是密切相关的。动力型铅酸电池的使用状况是重负荷、深循环，在这种使用条件下，电池的正极活性物质在多次深充电和深放电后，活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合减弱，并且电池深循环使用，充电时间长，正极活性物质受到充电时存在的析氧冲击严重，活性物质密度下降，最后软化脱落，导致电池失效。 

铅酸蓄电池的正极活性物质是由α-PbO2和β-PbO2这二种二氧化铅晶型组成的，其中α-PbO2具有较好的机械强度和较大的尺寸，由α-PbO2所形成的多晶网络可以作为活性物质的骨骼，在正极活性物质中起网络和骨骼作用，使正极活性物质的结构得以完整，而使电极具有较长的寿命。而β-PbO2具有较小的尺寸和大的比表面积，电化学活性强于α-PbO2，可给出大的比容量，是电极容量的主要提供者，所以正极的活性和寿命受α-PbO2和β-PbO2在二氧化铅中各占比例的影响。在铅酸电池的酸性电解液中，随着循环的进行α-PbO₂和β-PbO₂的相对含 量会发生变化，因为在酸性较强的溶液中，放电产物PbSO₄充电时氧化成β-PbO₂，电池放电时α-PbO₂生成PbSO₄，所以在电池充放电的循环中，α-PbO₂会逐渐转化为β-PbO₂。这种转化在电池循环的初期电池容量会逐渐升高，但随着充放电的深入进行，正极物质中α-PbO₂的相对比例越来越小，从而网络受到削弱和破坏，正极活性物质的结构强度变弱，活性物质之间的结合力逐渐减弱，并且在电池充电的过程中析氧的冲击下，整个正极活性物质的密度下降，最终导致正极活性物质软化并脱落，电池寿命终止。 

此外，重负荷，深循环使用的铅酸电池，其正极板栅的腐蚀较其他部分严重，正极板栅在遭受腐蚀时会发生变形，板栅的尺寸线性增大。因腐蚀的最终产物PbO₂的分子体积大约为铅体积的1.4倍，再加上腐蚀产物PbO₂薄膜具有一定的孔隙，这样腐蚀产物的体积比铅合金体积大得多，使板栅金属处于应力状态下，板栅逐渐发生蠕变而线性长大，也是造成电池正极活性物质容易软化脱落的一个重要因素。电池放电时，正极活性物质PbO₂转化为PbSO₄，由于PbSO₄的比容比PbO₂大所以整个正极板物质体积要增加，如果容纳活性物质的板栅小格子容积不变，则PbSO₄的形成只能使极板的孔隙率降低，表观体积不会变化。但是在板栅变形长大时，整个正极的体积也会增长，正极膨胀，在电池充电时PbSO₄又转化为PbO₂，这样孔隙率随着循环次数的增加而增加，正极发生了严重膨胀，孔隙率过分增加，活性物质颗粒之间的结合力降低，电接触被破坏，电池失效。所以，提高正极板栅的抗长大和抗蠕变能力可提高正极板的寿命。 

碳纤维除具有一般碳材料的各种优良性能外，还具有相当高的比强度和比模量，力学性能优异，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，并兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强材料。根据不同用途碳纤维有多种类型合，例如其中含碳量高于99％的称石墨纤维，具有较好的导电性能。而炭纤维则具有较高的比强度和比模量，其与相应的基体(粘结剂)材料混合，可用于桥梁、房屋等的加固，或者与相应基体(粘结剂)材料和石墨纤维混合可制成高强度导电材料。