[发明专利]导电碳纤维

说明书

本发明申请属于蓄电池技术领域，具体公开了一种导电碳纤维，包括芯材和包覆在芯材表面的包覆层，所述芯材为碳纤维，所述包覆层包括以下质量份数的材料：87‑91份锌合金包覆料、抗氧化剂2‑4份、聚丙烯3‑5份、石墨纤维0.5‑1.5份；所述锌合金包覆料包括以下质量份数的原料：铝、铟、镓、铊、镁、钙、锶、镉和锡总计0.1‑0.5份，铋0.5‑2份，锌95‑98份。与现有技术相比，本导电碳纤维不含铅，能够抑制锌在电池使用过程中于活性物质反应生成氢气，保证了电池的安全性能，延长了电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，具体公开了一种导电碳纤维。

背景技术

科技的发展、人类生活质量的提高，石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化，形成了新型二次电池及相关材料领域的科技和产业快速发展的双重社会背景。市场的迫切需求，使新型二次电池应运而生。其中蓄电池具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。

蓄电池的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出。蓄电池虽然有众多优点，但是相对镍-金属氢化物电池或锂电池等电池体系来说，所述蓄电池又具有使用寿命短的缺点。根据多项研究表明，造成蓄电池寿命短的主要原因为：蓄电池正极活性物质软化，进而使得活性物质脱落到电解液中，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、脱落的原因跟板栅的腐蚀变形有很大的关系。

蓄电池中主要的组成结构是板栅，板栅约占铅酸电池总质量的四分之一，板栅在蓄电池中的作用主要有三点：第一，作为活性物质的载体，活性物质涂覆在板栅上，活性物质靠板栅来保持和支撑；第二，作为电流的传导体起着集流、汇流和输流的作用；第三，作为极板的均流起着使电流均匀分布到活性物质中作用。板栅主要使用导电碳纤维编织而成，导电碳纤维呈线状，交叉编制成板状的板栅时，两根导电碳纤维叠合处将会凸起，使得板栅在作为传导体集流、汇流和输流时，板栅的凸起处产生尖端放电作用，使传导到活性材料的电流大小不一，板栅的传导性能不佳。

目前导电碳纤维主要使用锌合金作为导电材料，但由于锌与电解液会产生氢气，会导致电池损坏，会在锌合金中加入铅，抑制电池使用过程中，锌作用产生氢气。而铅在电池使用过程中会被腐蚀成二氧化铅，由于二氧化铅的体积大于铅的体积，将会使锌合金材料体积增加，从而使得正极板栅处于应力状态下，进而逐渐发生蠕变而线性长大，最终丧失支撑活性物质的作用。另外，板栅与金属汇流排中含有大量的铅，在浇铸、化成、焊接阶段容易造成重金属铅污染。

发明内容

本发明的目的在提供一种导电碳纤维，以解决导电碳纤维的导电材料中含有铅，使得板栅在使用过程中生成二氧化铅，使板栅使用加快损毁的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：导电碳纤维，包括芯材和包覆在芯材表面的包覆层，所述芯材为碳纤维，所述包覆层包括以下质量份数的材料：87-91份锌合金包覆料、抗氧化剂2-4份、聚丙烯3-5份、石墨纤维0.5-1.5份；所述锌合金包覆料包括以下质量份数的原料：铝、铟、镓、铊、镁、钙、锶、镉和锡总计0.1-0.5份，铋0.5-2份，锌95-98份。