[发明专利]一种高能量密度的极板集群一体化复合工艺

说明书

本发明公开了一种高能量密度的超薄极板集群一体化复合工艺。本技术创新了极板集群一体化工艺，颠覆了传统工序，利用流体铅膏连续喷涂工艺，在湿软状态下完成每个极板集群的一次性组合，通过集群整体固化干燥，利用铅膏与隔板的粘结，实现了极板集群多层结构的一体化复合，有效地防止了涂层断裂和铅膏脱落，强化了铅膏与板栅的贴合，并大大地降低了极板和隔板厚度，缩小了极板间距，降低了极板间电阻，成倍地增加了单位空间极板和集流板栅面积，极大地提高了利用本工艺制备的蓄电池能量密度和充放电速度。

技术领域

本发明属于极板制备技术领域，具体涉及一种高能量密度的极板集群一体化复合工艺。

背景技术

从铅酸蓄电池、锂离子电池的结构构成中不难发现，他们的结构与电容结构极其相似，都由正负极板和两极间的绝缘层构成，其储电容量与正负极板的面积大小和两极板间距有关，与极板厚度关联不大，极板面积越大、间距越小其储电容量越高。锂电池正负极板和隔膜都非常薄，同样空间所容极板的面积更大，极板间距更小，所以锂离子电池储电容量比较大，能量密度比较高。而现行的铅酸蓄电池正负极板和隔板相比都非常厚，同样空间所容极板的面积小得多，极板间距也大得多，所以铅酸蓄电池储电容量相对小很多，能量密度就比较低。锂离子电池、铅酸蓄电池的充放电速度与电容一样，取决于电荷在两极板之间移动快慢，电容充放电是通过外电路在电压驱动下将电荷均匀分布在两极板上，极板多为金属材料，导电性好，所以电容充放电速度非常快，而蓄电池两极板多用活性物质制造，其导电性明显低于金属材料，所以充放电速度相对较慢。蓄电池极板导电性好坏与极板上涂装的材料活性高低、隔板通透导电离子的能力大小以及电解液导电性能好坏有关，他们都直接影响着蓄电池充放电的快慢，锂电池相比铅酸蓄电池两极涂装材料活性高、两极板导电性好、隔膜薄导电性好、介质导电性好，所以其充放电性能也比铅酸蓄电池好。

由于现行铅酸蓄电池为保证极板强度避免断裂和附着的铅膏脱落，一般要对正负极板进行加厚和活性物质的固化，而极板的加厚相应也要增加介质硫酸注入量，这又导致玻璃纤维隔板隔板也要加厚，隔板的加厚会导致相对极板间距增大，加之两极涂装材料活性差，引起极板材料的导电性不够。这些都是造成铅酸蓄电池能量密度低、充放电慢的原因。找到了原因，就为解决问题奠定了基础，如果能够将其极板和隔板降低厚度并提高材料导电性，改善两极涂装材料活性，铅酸蓄电池的能量密度和充放电速度都会得到大幅度提升，加之铅酸蓄电池原固有的大电流放电性能强、电压特性平稳、温度适用范围广、单体电池容量大、安全性高和原材料丰富且可再生利用、价格低廉等一系列优势，铅酸蓄电池在未来蓄电池竞争中仍然具有不可替代作用。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述问题，而提出一种高能量密度的超薄极板集群一体化复合工艺，该工艺制备的极板集群大大降低极板和隔板厚度，增加了单位空间内容纳的极板个数，提高了板栅与活性物质铅膏的接触几率，从而提高电池的能量密度和充放电速度。

本发明提供了一种高能量密度的超薄极板集群一体化复合工艺，具体工艺步骤如下：

1)板栅制备：正极板栅采用纯铅或耐腐蚀合金薄板上均匀开孔后裁剪制成，正极板栅的厚度不大于1mm，负极板栅是用直径不大于0.4mm的铜丝网编织而成或厚度不大于0.8mm的纯铅薄板上均匀开孔后裁减制成；

2)隔板制备：隔板长和宽的尺寸要比步骤1)制备的正极板栅或负极板栅长和宽尺寸长1-3mm，所述隔板均由两侧细丝径AGM隔板与中间粗丝径AGM隔板组合而成或是AGM和PE两类隔板复合而成，所述隔板需进行富氧化处理，使得隔板中空气中含氧量高于90％；

3)流膏配制：正极流膏和负极流膏是在传统铅膏配方基础上同比例增加水、硫酸和胶体用量来稀释制成正极流体铅膏和负极流体铅膏；