CN102468482A - 一种高性能长寿命硅银电池正负极板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能长寿命硅银电池正负极板及其制备方法，包括正负板珊，其特征在于：所述正负板珊材料为Pb-Ag-Ca-Ce合金。本发明的极板其单片容量，相同面积是现市场普通产品的1.38倍，大大提高了电池的重量容量比，为电动汽车的发展提供了动力储能的保障和先期解决方案。
Description
技术领域
本发明涉及高能蓄电池领域，更具体涉及高能蓄电池正负极极板的制造方法。
背景技术
为提高铅酸电池的容量和寿命，相对于普通型铅酸电池，人们开发了各种配方及结构的蓄电池用板栅和极板膏添加剂，并取得了一定的成效，为铅酸蓄电池在现代社会的发展和运用起到了一定的推动作用。例如：铅锡锑合金板栅，就大大提高了电池的使用寿命，现在普遍使用的免维护铅酸电池最主要的板栅材料是铅钙合金，由于铅钙合金的析氢过电位较铅锑合金高约200mV，这样气体在其上的析出量就大大减少，从而满足电池免维护的性能需求。但是，铅钙合金板栅在电池充放电过程中，表面易形成一层导电性差的钝化膜，严重阻止电池正常充放电进行，使电池过早失效。关于钝化膜的形成机理、结构和性质，在这方面许多研究者已做了大量工作。为了改善钝化膜的导电性问题，许多添加剂被加入到合金中，锡被认为是最有效的添加剂，锡的加入明显改善了腐蚀膜的导电性，但是锡不能彻底改善膜的导电性，而且合金制造过程也相对复杂；其后人们又发明了铅锡钙铝合金板栅，进一步解决电池使用过程的干涸问题，更有效地延氏了电池的使用寿命。近年来又出现了诸有机板栅和极板，但虽有沦述，产品还未在市场中广泛运用。含金量最高的有机基板双极铅酸电池至今不能量产的原因在于：(1)电池组间无法密封，由于电解液在充放电过程中的蠕动性，使得电池组间的电解液导通，电池失效；(2)充放电过程中的高电位，使得有机基板很快被氧化分解；(3)电池活性物质与有机基板的长时期依附；(4)有机极板的导电问题。
发明内容
为解决上述问题，本专利发明人经过多年研究，提出了可解决电池失水问题、提高电池循环性能的高性能长寿命硅银电池正负极板。
本发明公开了一种高性能长寿命硅银电池正负极板，包括正负板珊，其特征在于：所述正负板珊材料为Pb-Ag-Ca-Ce合金。
所述Pb-Ag-Ca-Ce合金中，以重量计，Pb含量为98.6％～99.8％，Ag含量为0.08％～0.12％，Ca含量为0.05～0.075％，Ce含量为0.003％～0.005％
在所述正负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏采用碳纤维作为添加剂。
所述碳纤维粒径为100-150nm，织成厚度为0.1-0.18mm网。
所述氧化铅粉活膏中粒径为0.1-0.5mm的氧化铅粉和粒径为0.8-1.2mm的氧化铅粉含量比为4∶0.5～1.5，优选为4∶1
本发明还公开了上述极板的制备方法，在所述正负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏在80-95℃下进行双面涂板，保证产品的平整度。。
本发明提供了一种长效耐腐蚀、低电阻新型合金正负板栅，根本上解决了电池失水的问题。铈金属是表面活性类元素，结晶时，它吸附富集在晶界表面上和晶界的边缘部上，从而降低了晶体长大时的表面能，降低形成临界尺寸的晶核所需要的功，从而急剧增多结晶，使晶粒细化，使得在制作铅合金板栅的过程中，使晶格更加致密，采用金相显微镜和电镜扫描观察Pb-Ag-Ca-Ce合金的微观组纵形态，用显微硬度仪测试合金的硬度，研究铈对铅合金微观结构及合金硬度的影响；应用循环伏安法、交流阻抗法和阴极极化曲线来分析铈的添加对Pb-AG-Ca合金的电化学性能的影响。结果表明：铈能细化铅合金晶粒，薄化晶界，减少晶体缺陷，能提高铅合金的硬度，降低整体腐蚀速度和腐蚀的危害性，提高铅合金的耐腐蚀性能，增大电池的循环寿命，增加了合金的塑性和强度；铈和银的加入抑制了铅钙合金中导性差的二价铅的生长，改善了膜的导电性，从而提高了电池的深循环能，同时由于银的加入大大提高了膜的导电性能，从根本上解决了极板身的内阻大的问题。
本发明采用碳纤维做氧化铅粉活膏添加剂，碳纤维在氧化铅粉活膏中具有架支撑作用，由于其有良好的导电性，受热膨胀性较差，并有耐强酸强腐蚀的特性，大大提高了极板自身的耐腐蚀能力，同时增加了导电能；由于采用了纳米级碳纤维材料做网架，大大提高了铅粉的附着能力，避免了电池在装配和使用过程中脱粉问题，从而保持电池的容量，避免了大量铅粉沉积产生的微短路现象。同样由于纳米碳纤维的存在，大大提高了孔隙比表面积，确保了极板的深度化学反应效果，从而提高了，各单极板的电容量，从根本上解决了极板表面电流分布不均的问题；由于碳纤维极性共价键作用提高了铅粉的结合力，保证了极板的稳定性。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
所述下负板珊Pb-Ag-Ca-Ce合金中Pb含量为98.6％～99.8％，Ag含量为0.08％～0.12％，Ca含量为0.05～0.075％，Ce含量为0.003％～0.005％所述下负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏采用碳纤维作为添加剂，所述碳纤维粒径为150nm，织成厚度为0.15网，所述氧化铅粉活膏中粒径为0.1-0.5mm的氧化铅粉和粒径为0.8-1.2mm的氧化铅粉含量比为4∶1。将所述氧化铅粉活膏在80-95℃下进行双面涂板，保证产品的平整度。
实施例2：
所述正负板珊Pb-Ag-Ca-Ce合金中Pb含量为98.6％～99.8％，Ag含量为0.08％～0.12％，Ca含量为0.05～0.075％，Ce含量为0.003％～0.005％所述正负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏采用碳纤维作为添加剂，所述碳纤维粒径为150nm，织成厚度为0.15网，所述氧化铅粉活膏中粒径为0.1-0.5mm的氧化铅粉和粒径为0.8-1.2mm的氧化铅粉含量比为4∶1。将所述氧化铅粉活膏在80-95℃下进行双面涂板，保证产品的平整度。
对上述实施例的极板进行检测，结果表面：采用本发明生产的极板其单片容量，相同面积是现市场普通产品的1.38倍，大大提高了电池的重量容量比，为电动汽车的发展提供了动力储能的保障和先期解决方案，从耐腐蚀性大大提高，延长了电池的使用寿命。特别是，由于大大提高了各极板的比表面积，就保证了电池的大流冲放电得以实现，为在电动汽车、电动摩托车、电动自行车等领域的广泛运用提供了前提条件。
综上所述，但本发明并不局限于上述实施方式，本领域一般技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高性能长寿命硅银电池正负极板，包括正负板珊，其特征在于：所述正负板珊材料为Pb-Ag-Ca-Ce合金。
2.如权利要求1所述的高性能长寿命硅银电池正负板珊，其特征在于：所述Pb-Ag-Ca-Ce合金中，以重量计，Pb含量为99.6％～99.8％，Ag含量为0.08％～0.12％，Ca含量为0.05～0.075％，Ce含量为0.003％～0.005％
3.如权利要求1所述的高性能长寿命硅银电也正负极板，其特征在于：在所述正负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏采用碳纤维作为添加剂。
4.如权利要求3所述的高性能长寿命硅银电池正负极板，其特征在于：所述碳纤维粒径为100-150nm，织成厚度为0.1-0.18mm网。
5.如权利要求3所述的高性能长寿命硅银电池正负极板，其特征在于：所述氧化铅粉活膏中粒径为0.1-0.5mm的氧化铅粉和粒径为0.8-1.2mm的氧化铅粉含量比为4∶0.5～1.5。
6.如权利要求5所述的高性能长寿命硅银电池正负极板，其特征在于：所述氧化铅粉活膏中粒径为0.1-0.5mm的氧化铅粉和粒径为0.8-1.2mm的氧化铅粉含量比为4∶1。
7.如权利要求1所述的高性能长寿命硅银电池正负极板的制备方法，其特征在于：在所述正负板珊上还涂有氧化铅粉活膏，所述氧化铅粉活膏在80-95℃下进行双面涂板。
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