CN102208629A - 电池用双极性电极板的制备方法 - Google Patents

电池用双极性电极板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池用双极性电极板的制备方法，包括混料步骤、铺料步骤、热压步骤、取件/修件步骤和检测步骤。在铺料步骤中，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，将金属箔片铺在下模具内腔表面中央位置上，然后将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实后，将另一金属箔片放在已经铺平的粉料的表面中央位置上，然后将上、下模具合拢。该步骤中也可以采用不铺垫金属箔片的方式，直接铺料。待极板成型后，再进行电镀步骤，使极板上、下表面的指定位置附着一层金属膜。本发明改进了双极性电极板的制造工艺，可以更方便、更有效地制造双极性电极板，且减少了铅的使用量，电极板使用寿命长。

Description

电池用双极性电极板的制备方法
技术领域
本发明涉及电池极板制造领域，更具体地说，涉及一种应用于蓄电池的双极性电极板的制备方法。
背景技术
极板是铅蓄电池的核心部分，它由导电骨架（通称为栅板）和活性物组成。栅板的作用是支持活性物质和导电集流，虽然栅板通常不参加电极的电化学反应，但它的作用却十分关键，如果栅板失效，往往意味着电池寿命的终止。活性物的作用是参加化学反应，并通过参与电化学反应而产生电流。
传统铅蓄电池的极板分正极板和负极板。正极板上的活性物质是深棕色二氧化铅，负极板上的活性物质是青灰色海棉状铅。在蓄电池充放电过程中，电能和化学能的相互转换就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。二氧化铅和铅形成的原电池的电动势大约为2V。由于单片极板上的活性物质数量少，所存储的电量少，为了增大蓄电池的容量，通常将多片正、负极板分别并联，用横板焊接，组成正、负极板组。
由于栅板腐蚀断裂、活性物脱落等原因，传统铅蓄电池的极板使用寿命短，进而造成铅蓄电池的寿命较短和铅蓄电池的比能量较低。
众所周知，化学电源装置有双极式结构，即在一块导电基板的两面分别涂上正、负极活性物质，人们称之为——双极性电极板。将若干块双极片叠在一起，中间加上电解质，即成了双极式电池。试验结果表明，铅蓄电池采用双极结构设计,双极性基底替代了栅板和电池内部的连接, 电流的流动垂直于基底表面,由于基底截面积大和导电路程短, 因而减小了电池内阻, 可以增加电池能量和功率密度。
通常都是用铅或者铅合金来制作双极板，即在一块铅或者铅合金基板的两面分别涂上正、负极活性物质。但是，这种结构有明显的不足：1、电池能量和功率密度的增幅有限，特别是电池比能量；2、没有从根本上解决极板易被腐蚀的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电池用双极性电极板的制备方法，以解决现有电池极板制备技术所制造出的极板使用寿命短、电池比能量低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种电池用双极性电极板的制备方法，包括以下步骤：
步骤a，将称量好的重量百分比为70%～98%的亚氧化钛粉料与重量百分比为2%～30%的粘合剂粉料进行混合；
步骤b，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实，然后将上、下模具合拢；
步骤c，将步骤b中装料完毕的模具在温度为150℃～300℃、压力为3Mpa～8Mpa的条件下进行缓慢热压；然后缓慢升压至10Mpa～180MPa，持续热压15～120分钟；
步骤d，打开模具，取出模具内经热压后形成的板状物，对板状物进行修边整理。
进一步地，步骤b中，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，将金属箔片铺在下模具内腔表面中央位置上，然后将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实后，将另一金属箔片放在已经铺平的粉料的表面中央位置上，然后将上、下模具合拢。
进一步地，所述金属箔片为纯铅箔片和/或铅合金箔片。
进一步地，将修理好的板状物的四边用电镀保护可剥胶保护起来，然后放入电解液中进行电镀，使板状物的上表面和下表面的中央位置附着一层金属膜。
进一步地，该方法还包括检测步骤，将修边整理好的和/或经电镀后形成的板状物进行电阻和导电率检测，若板状物的A面与B面之间的电阻小于1mΩ,电导率大于0.2Scm-1,则可作为电池用双极性电极板。
进一步地，步骤a中，所述的亚氧化钛包含以下重量百分比的成分：Ti4O7 70%～98% 和Ti5O9 2%～30%。
进一步地，步骤a中，亚氧化钛粉料与粘合剂粉料混合时加入微量偶联剂和/或固化剂。
进一步地，步骤a中，所述的粘合剂为热塑性树脂和/或热固性树脂。
进一步地，所述热塑性树脂为聚偏氟乙烯（PVDF）树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）树脂、聚氧化乙烯（PEO）中的一种或几种的混合；所述热固性树脂为酚醛树脂、和/或酚醛环氧树脂、和/或环氧树脂。
本发明的有益效果为：显著改进了双极性电极板的制造工艺，可以更方便、更有效地生产双极性电极板，且生产出的电极板使用寿命长，减少了铅的使用量，进而有效地提高了蓄电池的使用寿命和电池比能量。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
一种电池用双极性电极板的制备方法，包括以下步骤：
步骤101，将称量好的亚氧化钛粉料86g与PVDF树脂粉料33g 混合，并加入偶联剂2g，一起放入混料机中进行五分钟的充分混合；
步骤102，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，将金属箔片（例如，纯铅箔片和/或铅合金箔片）铺在下模具内腔表面中央位置上，然后将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实后，将另一金属箔片放在已经铺平的粉料的表面中央位置上，然后将上、下模具合拢；
步骤103，将步骤102中装料完毕的模具放置于温度为160℃～300℃、压力为8Mpa的热压机的压板上进行缓慢热压；然后将热压机缓慢升压至12Mpa，保持热压机的热压温度，持续热压40～60分钟；
步骤104，从热压机中取出模具，并取出模具内经热压后形成的板状物，对板状物进行修边整理；
步骤105，将修边整理好的板状物进行电阻和导电率检测，若板状物的A面与B面之间的电阻小于1mΩ,电导率大于0.2Scm-1,则可作为电池用双极性电极板。
其中，步骤101中，所述的亚氧化钛粉料包含以下重量百分比的成分：Ti4O7 70%～98% 和Ti5O9 2%～30%。
所述的模具内腔尺寸为长160 mm、宽120 mm、高3 mm，中心部分设有14×10个10×10×1 mm凹面的棋格。
实施例二
一种电池用双极性电极板的制备方法，包括以下步骤：
步骤201，将称量好的亚氧化钛粉料86g与酚醛树脂粉料33g 混合，并加入偶联剂2g和固化剂1.5g，一起放入混料机中进行五分钟的充分混合；
步骤202，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，然后将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实，然后将上、下模具合拢；
步骤203，将步骤202中装料完毕的模具放置于温度为150℃～300℃、压力为6Mpa的热压机的压板上进行缓慢热压；然后将热压机缓慢升压至10Mpa，保持热压机的热压温度，持续热压60～90分钟；
步骤204，从热压机中取出模具，并取出模具内经热压后形成的板状物，对板状物进行修边整理；
步骤205，将修边整理好的板状物的四边用电镀保护可剥胶保护起来，然后放入电解液中进行电镀，使板状物的上表面和下表面的中央位置附着一层金属膜；
步骤206，将经电镀步骤后形成的板状物进行电阻和导电率检测，若板状物的A面与B面之间的电阻小于1mΩ,电导率大于0.2Scm-1,则可作为电池用双极性电极板。
其中，步骤201中，所述的亚氧化钛粉料包含以下重量百分比的成分：Ti4O7 70%～98% 和Ti5O9 2%～30%。
所述的模具内腔尺寸为长160 mm、宽120 mm、高3 mm，中心部分设有14×10个10×10×1 mm凹面的棋格。
在物理性能方面，亚氧化钛物质在室温下具有良好的导电性能。在化学性能方面，亚氧化钛物质与一般的工业用电极材料相比较，具有很高的化学稳定性。本发明显著改进了双极性电极板的制造工艺，可以更方便、更有效地生产双极性电极板，且采用亚氧化钛作为原料，生产出的电极板导电性和稳定性好，减少了铅的使用量，极板使用寿命长，进而有效地提高了蓄电池的使用寿命和电池比能量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a，将称量好的重量百分比为70%～98%的亚氧化钛粉料与重量百分比为2%～30%的粘合剂粉料进行混合；
步骤b，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂，将混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实，然后将上、下模具合拢；
步骤c，将步骤b中装料完毕的模具在温度为150℃～300℃、压力为3Mpa～8Mpa的条件下进行缓慢热压；然后缓慢升压至10Mpa～180MPa，持续热压15～120分钟；
步骤d，打开模具，取出模具内经热压后形成的板状物，对板状物进行修边整理。
2. 根据权利要求1所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，步骤b中，在模具内腔表面均匀地涂抹一层脱模剂后，将金属箔片铺在下模具内腔表面中央位置上，待混合好的粉料倒进下模具内腔，均匀地铺平、压实后，将另一金属箔片放在已经铺平的粉料的表面中央位置上，然后将上、下模具合拢。
3. 根据权利要求1所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，将经步骤d后形成的板状物的四边用电镀保护可剥胶保护起来，然后放入电解液中进行电镀，使板状物的上表面和下表面的中央位置附着一层金属膜。
4. 根据权利要求1～3任一项所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，还包括检测步骤，将修边整理好的和/或经电镀后形成的板状物进行电阻和导电率检测，若板状物的A面与B面之间的电阻小于1mΩ,电导率大于0.2Scm-1,则可作为电池用双极性电极板。
5. 根据权利要求1所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述的亚氧化钛包含以下重量百分比的成分：Ti4O7 70%～98% 和Ti5O9 2%～30%。
6. 根据权利要求1所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述的粘合剂为热塑性树脂和/或热固性树脂。
7. 根据权利要求6所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚偏氟乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、聚氧化乙烯中的一种或几种的混合；所述热固性树脂为酚醛树脂、和/或酚醛环氧树脂、和/或环氧树脂。
8. 根据权利要求1所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，步骤a中，亚氧化钛粉料与粘合剂粉料混合时加入微量偶联剂和/或固化剂。
9. 根据权利要求2所述的电池用双极性电极板的制备方法，其特征在于，所述金属箔片为纯铅箔片和/或铅合金箔片。
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