CN101964421A - 电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质 - Google Patents

电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质 Download PDF

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凌付冬
苏迎东
陆亚山
佘沛亮
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Abstract

本发明公开了一种电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其组分和质量配比为：铅粉100，金属氧化物0.1～5，导电碳材料0.1～10，粘结剂1～10，硫酸1～15。由该活性物质制作正极片，再与现有负极片组合，制得超级铅蓄电池，该电池的容量、低温性能、高倍率放电性能以及循环寿命均比现有普通电池有明显提高，尤其适合电动汽车作为动力电源。

Description

电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质 
技术领域
本发明涉及一种电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，属于铅酸蓄电池制作领域。 
背景技术
近年来，随着石油价格的一涨再涨，电驱动车辆的研发和使用热潮变得势不可挡。目前实际用作驱动车辆的核心部件----蓄电池有锂离子电池、金属氢化物镍电池、铅蓄电池等等，其中技术成熟、价格适中的铅蓄电池占有绝对的比例。但随着锂离子电池、金属氢化物镍电池工艺技术的进一步成熟，产品价格的进一步降低，而铅蓄电池由于低温性能差，寿命短的致命缺陷，很有可能会逐渐淡出电驱动车辆这块市场。 
超级铅蓄电池是将超级电容器与铅酸电池的并联使用(可称“外并”)进化为“内并”，就是将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势融合到铅酸电池中，在保持“外并”提高功率、延长电池寿命优点的同时，又能简化电路，提高比能量，并降低总费用。它在我国日益发展的电动自行车和正在启动的电动汽车中，将产生巨大的经济效益和社会效益。专利CN 101123139A公开了一种超级蓄电池用双性极板，用这种极板制作的超级蓄电池可以用5C～10C放电，但其寿命较短，只有几百次，随着碳材料的加入，直接影响到活性物质之间、活性物质和电极骨架之间的粘结，从而使极片的强度变小，且活性物质容易软化脱落。专利CN101667637A公开了一种铅碳超电容电池负极制作方法，用这种方法制作的负极和现有PbO2正极组成的铅碳超电容电池也属于超级电池，其不足是随着循环充放电的进行正极活性物质导电性能下降，造成充电不足，正极铅膏过早软化、脱落，活性物质和极板之间的结合减弱，电池内阻增加，导致容量衰减。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有超级电池存在的不足之处，提供一种提 高电池低温放电和倍率放电性能，增加电池循环寿命的电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质。 
本发明的技术方案是：电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质的组分和质量配比为：铅粉100，金属氧化物0.1～5，导电碳材料0.1～10，粘结剂1～10，硫酸1～15。 
所述金属氧化物为氧化锡、氧化钇、氧化铈中的一种或几种任意比例的组合；所述导电碳材料为KS44、KS75、活性炭、导电石墨中的一种或几种任意比例的组合；所述粘结剂为LA133、LA135、W813、四碱式PbSO4中的一种或几种任意比例的组合；所述硫酸密度为1.4g/cm3。 
本发明的活性物质中，增加了导电材料和粘结剂的成分或含量比，使得正极片中活性物质利用率提高，增强导电能力，活性物质之间、活性物质与电极骨架之间结合更加紧密，活性物质不会因为循环次数加大而软化脱落。该活性物质的组分和配比经反复试验后确定，按常规工艺制成铅膏，涂覆在电极骨架为纯铅带冲孔或铅合金板栅上，作成厚度为0.5～4mm的正极片，再与现有负极片组合，制成超级铅蓄电池。该电池的容量、低温性能、高倍率放电性能以及循环寿命均有明显改进，更适合电动汽车作为动力电源。 
具体实施方式
实施例1 
正极活性物质组份及质量比如下：铅粉∶氧化锡∶KS44(正极石墨导电剂)∶W813(水性电极粘合剂)∶硫酸为100∶0.1∶0.1∶1∶8，首先取铅粉100公斤、氧化锡0.1公斤、KS44(正极石墨导电剂)0.1公斤、W813(水性电极粘合剂)1公斤、硫酸(1.4g/cm3)8公斤，适量的水，将上述原料在50℃下进行和膏，上涂布机进行涂布，将所涂极板在50℃、相对湿度95％～100％，的条件下进行固化，时间不小于36h，固化结束后用70℃进行12h干燥，将干燥后生成的生正极板放入电解液中化成，化成后得到可用正极板。将可用正极板用AGM隔膜采用U型包覆，与现有的铅酸电池负极板组合，注入1.4g/cm3的硫酸作为电解液，制成超级铅蓄电池。 
实施例2 
正极活性物质组份及质量比如下：铅粉∶氧化锡和氧化钇∶KS75(正极石墨导电剂)∶LA133(水性电极粘合剂)和LA135(水性电极粘合剂)∶硫酸为100∶2∶5∶5∶10，首先取铅粉100公斤、氧化锡和氧化钇各1公斤、KS75(正极石墨导电剂)5公斤、LA133和LA135各2.5公斤、硫酸(1.4g/cm3)10公斤，适量的水，将上述原料在50℃下进行和膏，上涂布机进行涂布，将所涂极板在50℃、相对湿度95％～100％，的条件下进行固化，时间不小于36h，固化结束后用70℃进行12h干燥，将干燥后生成的生正极板放入电解液中化成，化成后得到可用正极板。将可用正极板用AGM隔膜采用U型包覆，与现有的铅酸电池负极板组合，注入1.4g/cm3的硫酸作为电解液，制成超级铅蓄电池。 
实施例3 
正极活性物质组份及质量比如下：铅粉∶氧化铈∶活性炭和导电石墨∶LA135和四碱式PbSO4∶硫酸为100∶5∶10∶10∶15，首先取铅粉100公斤、氧化铈5公斤、活性炭和导电石墨各5公斤、LA135和四碱式PbSO4各5公斤、硫酸(1.4g/cm3)15公斤，适量的水，将上述原料在50℃下进行和膏，上涂布机进行涂布，将所涂极板在50℃、相对湿度95％～100％，的条件下进行固化，时间不小于36h，固化结束后用70℃进行12h干燥，将干燥后生成的生正极板放入电解液中化成，化成后得到可用正极板。将可用正极板用AGM隔膜采用U型包覆，与现有的铅酸电池负极板组合，注入1.4g/cm3的硫酸作为电解液，制成超级铅蓄电池。 
将制作好的上述超级铅蓄电池与现有普通电池按电动汽车用铅酸蓄电池标准QC/T742-2006进行测试，在相同条件下，实施例电池3小时率放电容量是普通电池的1.4倍，这种超级铅蓄电池可以使用8～10倍率进行放电(而普通电池只能在1～3倍率以下放电)，电池以80％放电深度循环可以达3000次以上，对循环后的超级铅蓄电池进行解剖，发现其正极几乎没有什么变化，而普通电池循环几百次后正极的活性物质就会软化脱落，从而使正极失效。这种超级铅蓄电池能在55～-40℃范围内使用，低温性能明显优于普通电池。 

Claims (5)

1.一种电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其特征是该活性物质的组分和质量配比为：铅粉100，金属氧化物0.1～5，导电碳材料0.1～10，粘结剂1～10，硫酸1～15。
2.按权利要求1所述的电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其特征是所述金属氧化物为氧化锡、氧化钇、氧化铈中的一种或几种任意比例的组合。
3.按权利要求1所述的电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其特征是所述导电碳材料为KS44、KS75、活性炭、导电石墨中的一种或几种任意比例的组合。
4.按权利要求1所述的电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其特征是所述粘结剂为LA133、LA135、W813、四碱式PbSO4中的一种或几种任意比例的组合。
5.按权利要求1所述的电动汽车用超级铅蓄电池正极活性物质，其特征是所述硫酸密度为1.4g/cm3。
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