[发明专利]改进的铅酸蓄电池电极

说明书

本发明提供了具有低耗水量和低析氢的铅酸蓄电池，其包括碳纤维材料的电极，所述碳纤维材料具有小于50m²/g的表面积。所述碳纤维材料还可包含占整体纤维的小于22质量％的非碳官能团和整体纤维中至少78质量％的碳。所述碳纤维材料可被加热到至少1000℃的温度并在惰性气氛中冷却以防止在碳化的碳纤维材料上重新形成非碳官能团。所述蓄电池适用于混合动力车辆中。

技术领域

本发明涉及一种通常为碳纤维的改进电极，以用于制造或构造铅酸蓄电池、特别是但不只是用于混合动力车辆的汽车蓄电池。

背景技术

全世界对降低汽车排放和/或提高燃油经济性日益增长的需求驱动了车辆的混合动力化，继而对汽车蓄电池提出了增高的要求，汽车蓄电池最常见的是铅酸蓄电池。过度给铅酸蓄电池充电，包括以比蓄电池可接受的高的充电倍率给铅酸蓄电池充电，可能导致电解质中的水分解为氢气和氧气、消耗电解质(在封闭蓄电池中是不能更换的)中的水、永久地降低蓄电池容量。过度充电还会析出氢气和氧气(析气)，这是危险的并因此需提供蓄电池的排气。

混合动力车辆和全电动车辆通常采用再生制动，其中当由发电机(这里包括交流发电机)施加制动力时，来自其的电能将对车辆蓄电池充电。在再生制动下，可能产生较高的充电电流，因此用于具有再生制动的混合动力车辆的蓄电池也应具有高的动态充电接受(DCA)倍率，动态充电接受倍率是指蓄电池接受充电的倍率。随着各公司开始开发具有高DCA性能的蓄电池，明显的是，改进的DCA以不可接受的高耗水量为代价。到约2015年初，对“高DCA”蓄电池的需要已演变为对“高DCA、低耗水量”蓄电池的需要。另外，这些蓄电池还必须满足良好的冷起动安培(CCA)、高的循环寿命和良好的体积能量密度(VED)等其他汽车蓄电池参数。在铅酸蓄电池中，DCA主要由负电极处的充电反应决定。汽车行业对这种在苛刻测试条件下具有越来越低的耗水量的蓄电池的需求正在增加。

我们的国际专利申请公开WO2011/078707披露了一种铅酸蓄电池，其包含具有低纤维间间距的导电纤维长丝材料作为集电体和附着到纤维的Pb基颗粒的导电链，其提供改进的蓄电池性能，特别是DCA。

发明内容

本发明的至少一些实施方案的目的在于提供特别是但不一定只是适用于混合动力车辆中的改进的或至少备选的电极和/或电池和/或蓄电池，和/或其制造方法。

广义地说，在一个方面，本发明涉及一种铅酸蓄电池或电池，其包括至少一个包含碳纤维材料的电极，所述碳纤维材料已被加热到至少1000℃的温度并在基本惰性的气氛中冷却以防止在碳化的碳纤维材料上重新形成非碳官能团。

在至少一些实施方案中，活性物质中的碳纤维材料和/或碳材料已被热处理至至少1050℃、或至少1100℃或至少1200℃、或至少1400℃或至少1500℃或至少1600℃的温度。

在至少一些实施方案中，碳纤维材料包含聚丙烯腈(PAN)碳纤维材料、人造丝、酚醛树脂或沥青材料。

在至少一些实施方案中，集电体碳纤维材料包含整体纤维的至少85质量％、或至少90质量％、或至少95质量％、或至少97质量％、或至少98质量％的碳。

广义地说，在另一个方面，本发明涉及一种铅酸蓄电池或电池，其包括至少一个包含碳纤维材料的电极，所述碳纤维材料具有小于50m²/g的表面积。

广义地说，在另一个方面，本发明涉及一种铅酸蓄电池或电池，其包括至少一个包含碳纤维材料的电极，其中：

·所述碳纤维材料具有小于50m²/g的表面积，和

·所述碳纤维材料中非碳官能团占整体纤维的小于22质量％，并且所述碳纤维材料包含整体纤维中至少78质量％的碳。