CN102576863A - 用于铅酸电池组的负极板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于富液型深度放电铅酸电池组的电容器浆料，其包括氧化铅、碳添加剂和酸性水溶液。电容器浆料包含铅对碳的质量比大约为5∶1到82∶1的铅和碳。使用这种浆料与常规浆料组合能够制成用于富液型深度放电铅酸电池组的混合负极板。混合负极板包括在极板底部部分上的电容器浆料和极板其余部分上的常规浆料。与具有普通极板和浆料的电池组相比，使用电容器浆料和混合极板的电池组显示出提高的性能，并且需要更少的过充电从而避免电解液的分层现象。

Description

用于铅酸电池组的负极板
技术领域
本发明涉及富液型电池或湿电池铅酸电化学电池组，并且更具体地涉及用于这种电池组的负极混合电极以及制成并使用这种负极混合电极(negative hybrid electrodes)的方法。
背景技术
典型的富液型铅酸电池组包括正负极板和电解液。正负活性材料制造成浆料，其分别在正负电极极板网格上涂覆，形成正负极板。正负活性材料浆料通常包含氧化铅(PbO或者氧化铅(II))。电解液通常包括酸性水溶液，最常用硫酸(H2SO4)。一旦组装电池组，那么电池组经历形成步骤，其中对电池组应用充电，以便将正极板的氧化铅转换为二氧化铅(PbO2或者氧化铅(IV))并且将负极板的氧化铅转化为铅。
在形成步骤之后，电池组可以在运行中重复地放电和充电。在电池组放电期间，正负极活性材料与电解液的硫酸反应，从而形成硫酸铅(II)(PbSO4)。通过硫酸与正负极活性材料的反应，消耗一部分电解液的硫酸。然而，在正常情况下，硫酸在电池组充电时回到电解液。放电期间正负极活性材料与电解液的硫酸之间的反应可以由下列化学式表示。
在负电极的反应：
在正电极的反应：
Figure BDA0000150503960000012
如由这些化学式所示，在放电期间，产生电能，使得富液型铅酸电池为适合于许多应用的电源。例如，富液型铅酸电池组可以用作用于电动车辆的电源，例如高尔夫汽车、电动汽车、和混合型汽车。富液型铅酸电池组也用于紧急情况或者备用电源供给，或者存储由光致电压系统发生的电力。
为了对富液型铅酸电池组充电，通过应用来自充电源的电源逆向放电反应。在充电期间，硫酸铅与来自离子水的氧分子反应，从而产生铅和二氧化铅。二氧化铅沉积在正电极上，并且铅沉积在负电极上。
在正常的循环应用期间，电池组需要接收足够的充电，以便将硫酸铅转换回到活性材料(用于正电极的二氧化铅和用于负电极的铅)。不充分的充电会引起硫酸铅在正负极板两者上的累积，并因此减少铅酸电池组的性能和寿命。
另外，随着时间，电解液可以分层，以至于与电池组顶部相比，在电池组底部的酸性电解液浓度更高。浓度的这种增加使得在负电极底部的硫酸铅的累积增加，减少了铅酸电池组的寿命。改善分层现象的传统方法是对电池组过充电，通过消耗一部分电解液使得气体发生。结果的气泡使得电解液混合。然而，高量过充引起过剩水损失、正栅极合金腐蚀、和电池组寿命变短。
发明内容
本发明的实施例针对用于富液型深度放电铅酸电池组的混合负极板。这种混合负极板包含电容器区域和传统区域。电容器区域能够由电容器浆料制成。电容器区域能够是碳浆料。传统区域能够由氧化铅浆料制成。在一些实施例中，电容器区域定位在负极板的底部，并且常规区域是负极板的剩余部分。
本发明的另一个实施例针对用于制备富液型深度放电铅酸电池组的混合负极板的方法。这种方法包括将电容器浆料加到一部分电极极板网格，然后将氧化铅浆料应用到电极极板网格的剩余部分。在一些实施例中，电容器浆料被用于电极极板网格的底部部分，并且氧化铅浆料被用于电极极板网格的剩余部分。
在本发明的另一个实施例中，富液型深度循环铅酸电池组包括混合负极板。
本发明的另一个实施例针对用于富液型深度放电铅酸电池组的电容器浆料。这种电容器浆料包括氧化铅、电容器添加剂、和硫酸。电容器浆料可以选择性地包括粘合剂，例如羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose)、聚氯丁二烯(neoprene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)(PVDF)或者聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene)(PTFE)。根据一个实施例，电容器添加剂是碳黑、石墨、和活性碳的一种或多种的组合。因为这种实施例，碳添加剂可以以按干物质计算大约为氧化铅的质量的大约1％到20％的量存在于浆料中。这通常相应于用于从大约5∶1到82∶1的电容器浆料的铅对碳质量比。
本发明的另一个实施例针对用于制备富液型深度放电铅酸电池组的电容器浆料的方法。这种方法包括将氧化铅、碳、和膨胀剂混合，从而形成干混合物，将水添加到干混合物并且湿混合得到的混合物。然后加酸，从而形成电容器浆料。
在本发明的另一个实施例中，富液型深度放电铅酸电池组包括电容器浆料。电容器浆料被用于负电极极板网格。
当与类似存储和重量的不包括电容器浆料的普通富液型深度放电铅酸电池组相比，在负极板的底部部分包括碳添加剂的富液型深度放电铅酸电池组倾向于增加在电池组的底部产生的气泡的量，因此减少分层现象并且减少了当充电电池组时所需要的过充电的量。因此，本发明的电池组能够提供减少维护，并且提供与普通电池相比更长的循环寿命。
附图说明
附图与说明书一起说明了本发明的各个方面和实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的富液型深度放电铅酸电池组的示意的截面图；
图2是根据本发明的一个实施例的混合负极板的视图；和
图3到15是示出比较根据本发明的实施例的混合负极板也常规负极板和电容器负极板两者的测试结果的曲线图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，用于富液型深度放电铅酸电池组的混合负极板是具有电容器区域和常规区域的负极板，其中电容器区域是在极板的底部。电容器区域能够由电容器浆料制成。常规区域能够由氧化铅浆料制成，并且可以包括其他添加剂。
术语电容器用于描述在其表面上存储电荷的电容器材料的特征。常规铅酸电池组电极不同于电容器，通过引起电化学反应存储电荷。电容器区域通常由高表面积物质组成，因为高表面积考虑到充电和放电的高速率，并且因此大电流。在加速度需要大功率的放电期间和从再生制动应用大电流的充电期间，大电流能力在汽油-电力混合动力车辆应用或者类似的应用中是有用的。
在一个实施例中，如图2所示，电极极板网格提供用作电极极板30。然而，能够使用任何适合的集流体作为电极极板30。两种类型的负活性材料浆料、电容器浆料、和氧化铅浆料被加入到电极极板网格的不同部分：电容器区域20、和常规负极区域18。电容器浆料加入到极板网格的底部部分。氧化铅浆料加入到极板网格的不含有电容器浆料的部分。电容器区域20在电极极板30的底部上定位对于富液型铅酸电池组具有有益的影响。
通过过充的气体产生对其他铅酸电池组有害，包括阀调节铅酸(“VRLA”)电池组。然而，如上所述，在富液型铅酸电池组中，电池组经常被过充电从而减少酸性电解液的分层现象。因此，在富液型铅酸电池组中，期望一些气体产生减少分层现象，因此延长电池组的寿命。
在混合负极板的设计中，电容器区域首先接收大部分高速率电荷，因此在常规负极区域充电之前，其完全充满。电容器区域在充电期间继续接收一些电荷。位于负极板的底部的电容器区域的过充电导致在极板底部的气体产生，并因此在电池组盒的底部产生气体。因为气泡产生位于电池组盒的底部区域，所以气泡更有效地混合电解液的更集中的部分。此外，因为在电池组完全充满之前气泡在底部区域开始，需要更少的过充电，并且在水解反应中消耗更少的水。根据这个现象，过充电能够从现在通常使用的10％过充电减少到低到2％的过充电。减少的电解液消耗和有效混合可以延长电池组的循环寿命，并且可以额外减少电池的维护。此外，过充电量的减少可以导致用于充电电池组的总能量更少，在电池组寿命中显著节能。另外，电容器区域的大电流能力可以减少在负电极上形成的硫酸铅的量，同时延长电池组的循环寿命。
如本申请中所使用的，“底部”和“低于”是意图涉及使用期间富液型铅酸电池组的定位。因此，当电容器区域被描述为“低于”常规区域，或者电容器区域被描述为在极板的“底部”时，电容器区域在电池组运行期间通常在电池组的下部区域。
根据本发明的实施例，电容器区域可以占有5％到95％的混合负极板。在一些实施例中，电容器区域占有大约0到60％的混合负极板，并且常规区域占有大约40到100％的混合负极板。在一些实施例中，电容器区域占有大约15到50％的混合负极板，并且常规区域占有大约50到85％的混合负极板。在本发明的一个实施例中，大约30％的极板没有由电容器区域占有，并且大约70％没有由常规区域占有。
根据本发明的一个实施例，用于富液型铅酸电池组的电容器浆料包括氧化铅和电容器添加剂。电容器添加剂可以是碳添加剂或者任何适合的材料、非限制的实例，其中包括碳黑、石墨、和活性碳。本领域技术人员清楚了解常规上用于电容器的其他材料。电容器添加剂优选具有高的表面积。电容器浆料可以选择性地包括其他添加剂。
根据本发明的实施例，碳添加剂提供到浆料，从而产生大约1％到大约20％的氧化铅的质量。这通常相应于用于从大约5∶1到82∶1的电容器浆料的铅对碳质量比。在本发明的一个实施例中，添加到电容器浆料的碳的量是大约氧化铅质量的3％(相当于大约30∶1的铅对碳的质量比)。根据本发明的实施例，可以使用不同的碳添加剂的混合物。例如，可以使用碳黑、石墨和活性碳的各种组合。在一些实施例中，碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶1的体重比存在于电容器浆料中。在一些实施例中，可能有益的是碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶4的体重比存在。
根据本发明的实施例，用于常规浆料的添加剂可以包括在电容器浆料中。这些添加剂可以包括膨胀剂和粘合剂。用于常规负极浆料的适合的膨胀剂是BaSO4、木质素、和碳黑的混合物。由于膨胀剂中的碳黑，常规浆料可以包含大约0.15wt％的碳(铅对碳的质量比大约630∶1)。由于变化所使用的膨胀剂的量，常规浆料可以具有铅对碳的质量比在大约300∶1到1900∶1之间(大约0.05-0.3wt％碳之间)。用于常规负极浆料的粘合剂能够是聚酯纤维。用于电容器浆料的适合的额外的粘合剂包括羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)、聚氯丁二烯(neoprene)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)(PVDF)或者聚四氟乙烯(polytetrafluroethylene)(PTFE)。当电容器浆料中的碳小于或等于大约4％的氧化铅质量时，通常不需要额外的粘合剂。贯穿本说明书，膨胀剂中的碳的量不包括在电容器中的碳的百分比的计算内，但是包括在铅对碳的质量比的计算内。
在一个实施例中，如图1示意地示出，单个电池富液型深度放电铅酸电池组10包括如上面阐述的混合负极板。电池组包括多个正电极极板网格12、和多个负电极极板网格14。每个正电极极板网格用正极活性材料浆料涂覆，从而形成正极板。每个负电极极板网格用氧化铅浆料18和电容器浆料20涂覆，从而形成负极板。涂覆的正负电极极板网格使用多个隔板24将每个电极极板网格从邻近的电极极板网格隔开并防止短路，在电池组箱22中交替层叠设置。正极集流体26连接正电极极板网格，并且负极集流体28连接负电极极板网格。电解质溶液32装满电池组盒，并且正负电池组接线柱34、36从电池组盒延伸，从而提供用于充电和放电电池组的外部电接触点。电池组盒包括排气孔42，允许充电循环期间产生的过量气体被排出到大气中。排气孔顶盖44防止电解液从电池组盒溢出。当说明单个电池电池组时，本领域技术人员应该清楚，本发明同样能够应用于多个电池电池组。
根据一个实施例，负电极极板网格由铅锑合金组成。在一个实施例中，电极极板网格混和有大约1.5wt％到大约11wt％的锑。在其他实施例中，电极极板网格可以混和有铅、钙和锡；铅和钙；或者高达6wt％的锑。如本领域众所周知的，常规负电极极板网格用包括氧化铅的负极活性材料涂覆。根据电池组的形成，负极活性材料的氧化铅转变为铅。
类似地，正电极极板网格由铅和锑的合金组成，但是通常比用于负电极极板网格的合金包括更多的锑。正电极极板网格也趋向于比负电极极板网格略厚。本领域中众所周知这些正负电极极板网格和制造其的常见材料。
适合的电解液包括酸的水溶液。在一个实施例中，在电池组形成之前，电解液包含比重大约1.1到大约1.3的浓缩的硫酸水溶液。隔板能够由任何一种已知材料制成。适合的隔板能够由木材、橡胶、玻璃纤维衬垫、纤维素、多氯乙烯或者聚乙烯制成。
现在将参考下列实例描述本发明。这些实例只提供用于说明性的目的，并且不意图限制本发明的范围。
实例1：电容器浆料和电容器负极板形成
首先碳负极活性材料浆料通过在混合机中混合10磅的氧化铅粉末、3.8克的聚酯纤维和0.135磅的膨胀剂和碳添加剂制成。用于该实例的氧化铅粉末包含一些纯铅。纯铅的重量加上氧化铅中的铅的重量是氧化铅粉末的94.69wt％。每种浆料中的膨胀剂包含0.1磅的BaSO4、0.02磅的木质素磺酸钠盐(Lignin Vanisperse A)和0.015磅碳黑。用于各种实例的碳添加剂包括碳黑、石墨、活性碳和这些材料的组合。在具体实施例中描述用于每个极板的碳添加剂的具体的量和类型。整个试验期间碳添加剂的量从氧化铅质量的大约1％到大约12％变化。如果碳添加剂的量大于氧化铅质量的4％，那么添加额外的粘合剂(例如羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose))。然后，添加543克的硫酸和水，并且继续混合，直到电容器浆料形成具有特定立方重量、浆料密度和表格2和4中所述的水分含量。通常，浆料密度随着碳添加剂和水的量的增加而降低。极板的水分含量使用红外线湿度分析器测量。
碳负极浆料通过手工使用刮刀或者商业上使用Mac Engineering&Equipment公司的商用涂胶机被用于同一负电极极板网格，从而形成吐过浆料的负极板。负电极极板网格是使用Wirtz Manufacturing公司的极板网格浇注机使用具有2.75％锑的铅锑合金铸造的。每个负电极极板网格是用电容器浆料的涂浆的。然后根据众所周知的方法在快速干燥箱中干燥得到的负极板。然后，首先通过在固化室中通过两步处理在100％湿度下十六个小时固化干燥的负电容器极板，然后在低于高温而没有湿气的条件下干燥极板，直到极板内部的水分含量低于2％。
比较实例1：常规负极浆料和常规负极板的形成
与实例1中所述的浆料一致，常规负极浆料使用实例1中所述的方法制成，然而不使用碳添加剂。常规负极浆料如实例1中被用于负电极极板网格，并且如实例1中处理从而形成常规负极板。
实例2：混合负极板形成
比较实例1中所述的常规负极浆料被用于负电极极板网格的顶部部分，并且实例1中所述的电容器浆料被用于负电极极板网格的底部部分。由碳负极浆料覆盖的负电极极板网格的表面积在负电极极板网格的大约14％和48％之间变化。然后如实例1所述处理得到的混合负极板，从而形成混合负极板。
实例1-2和比较实例1：电池组装
每一组都被组装到2伏特的单个电池壳中。每个电池包含6个正极板和6个负极板。极板与在其之间的常规隔板交替放置。正极板包含正电极极板网格。每个正电极极板网格是用包含氧化铅、聚酯纤维、水、和硫酸的正极浆料涂浆的。然后以与负极板相同的方式处理该极板。
每个电池的负极板的极耳使用已知过程焊接在一起。类似地，每个电池的正极板的极耳使用已知过程焊接在一起。然后，组装的电池被装满硫酸水溶液。在用酸装满电池的三十分钟内，开始极板形成步骤。根据板块的形成步骤，使用恒定电流形成过程将充电应用到电池，从而形成极板。根据正极活性材料的数量和充电效率，当总的电荷能量到达理论电荷能量的190-220％时，终止形成。电池内部的硫酸水溶液的最终比重是大约1.28。
实例3-4和比较实例1
对于实例3和4，如上所述制造电池。在实例3中，根据实例1形成电容器负极板。实例3的电容器极板包含具有碳等于氧化铅的质量的4％的电容器浆料，并且电容器浆料涂浆到整个负电极极板网格上。实例3的4％碳的浆料包含2％的碳黑和2％的石墨。在实例4中，根据实例2形成混合负极板。实例4的电容器浆料包含具有碳等于氧化铅的质量的4％的碳浆料，并且电容器浆料涂浆到负电极极板网格的下部区域上。实例4的负电极极板网格的剩余部分用常规负极浆料涂浆。由碳浆料所覆盖的负电极极板网格的表面积的负极极板网格的总面积的48％。
比较实例1使用如上所述的常规负极板。实例3、4和比较实例1的电池一致，除了所使用的负极板的类型不同。
对于第一测试，在2.55V和2.65V对电池充电两个小时。图3中示出该测试的结果，其用图表表示随时间的电压。图3示出电流随电池电压达到充电电压而下降。在电池电压到达充电电压之后，继续的充电电流产生气体。实例4、实例3、和比较实例2中每个电池的放气速率从高到低。因此，图3示出混合负极板比常规负极板产生更多的放气。这与该理论一致，即混合负极板能够比常规的负电极更快速更有效地混合电解液溶液，并且需要更少的过充电。
实例5-12和比较实例2：
对于实例5-7，负电容器极板如实例1中制备，如表格1中所述包含碳添加剂。对于实例8-12，如实例2制备混合负极板，如表格1所述，具有各种极板面积复盖层和各种碳浆料。对于比较实例2，根据比较实例1制备常规的负极板。
表格1
Figure BDA0000150503960000091
表格2
  NO   C0   C1   C2
  立方重量(g/4英寸立方体)   275   248   173   151
  浆料密度(g/cm3)   4.2   3.78   2.64   2.30
  水分含量(％)   12.50   13.95   27.80   31.00
对于该测试，电池组重复地放电和充电。特别是，在恒定20安将电池组放电到每个电池1.75V的截止电压。对于每个电路，在运行时间(分钟)内确定每个放电周期的总放电能力。一旦将一个电路的电池组放电，那么在再充电之前该电路静止30分钟。在测试步骤之后，使用三步的I-E-I充电测试线(three-step I-E-I charge profile)将电池组再充电直到在放电周期之前放电的电容的110％。在这个三步充电测试线中，第一步是采用恒定起始电流，其中在初始充电阶段期间，到电池组的充电电流保持在恒定值(在这个情形中是14A)，直到每个电池的电池组电压达到指定水平(在这个情形中是2.35VPC)。在第二步中，电池组电压维持在稳定电压，而电流减小。在第三步中，传递给电池组较低的恒定电流(在这个情形中是4.0A)。这种电荷测试线在本说明书中缩写为“IEI 14A-2.35VPC-4.0A-110％”。一旦再充电，电池组电路在放电之前停止两个小时。
图4示出实例5-7和比较实例2的测试结果，示出碳添加剂对电池性能的影响。图4示出遍布整个极板上的碳添加剂会减少电池性能。实例6-7的性能显著低于比较实例2，因为常规浆料全部由电容器浆料代替。图5示出对于所测试的电池的充电电压的末尾。在IEI再充电测试线的第三阶段，电池已经完全充满，因此在这个状态发生的大部分反应时放气和搅拌电解液。由于在这个阶段期间固定电流(4.0A)，所以较低的充电结束电压(“E.O.C.V.”)指示负电容器极板更像电容器工作。如同会在再生制动系统中发生的，当存在脉冲充电电流时，具有较低的E.O.C.V.(负电容器极板)的电池的电压将增加小于具有较高的E.O.C.V.(常规负极板)的电池。
图6-7示出实例5、8-10和比较实例2。如表格1所述实例8-10是包含混合负极板的电池。图6示出循环测试期间的电池性能。实例8-10混合极板电池的性能在实例5的电容器极板电池和比较实例2的常规电池之间。结果指示，混合负极板设计没有显著有害地影响电池性能(在运行时间中)。图7示出在短时期充电150安期间的电池电压的变化。图7的测试中所应用的电流(150A)类似于从电动车辆的再生系统中产生的电流(例如高尔夫球汽车)。图7示出峰值电池电压随由碳浆料覆盖的电极区域的增加而减少。这指示混合负极板设计降低了由高脉冲电流充电所引起的电池电压。同时指示，该设计可能消除对限压电阻电路的需要，从而限制再生系统电压(通常用于防止破坏汽车内部的其他电气部件)。
图8-9示出实例8、11-12、和比较实例2的测试结果。实例8和11-12是包含混合负极板的电池，其中由电容器浆料覆盖的电极区域保持恒定(14％)。图8示出循环测试期间的电池性能。实例12示出最低性能，可能由于碳含量最高。该结果具有与图4所示的类似趋势，并且指示出过量的碳添加剂会减少电池性能。图9示出在短时期充电150安期间的电池电压的变化。实例8、11、和12的峰值电压在150安充电期间非常类似。这可能是因为由碳浆料覆盖的电极区域没有足够大的示出由于变化每个浆料中的碳的量的显著变化。
实例13-14和比较实例3：
在实例13中，根据实例1制成电容器负极板。实例13的包含电容器浆料，其中具有等于3％的氧化铅重量的碳添加剂。电容器浆料涂浆到整个负电极极板网格上。用于实例13的碳添加剂是碳黑、石墨、和活性碳的等量混合物。所使用的活性碳的比表面积大约为1600m2/g。在实例14中，根据实例2制成混合负极板。实例14的电容器浆料包含与实例13中相同的碳添加剂，等于3％的氧化铅重量。电容器浆料涂浆到负电极极板网格的下区域上。由电容器浆料所覆盖的负电极的表面积是负极极板网格的总面积的31％。为了清楚起见，这个信息在表格3中列出。对于比较实例3，根据比较实例1制备常规的负极板。为了除去试验之间的变化，创造并使用比较实例3(而不是比较实例1或2)。
表格3
Figure BDA0000150503960000121
表格4
  N0   M0
  立方重量(g/4英寸立方体)   280   240
  浆料密度(g/cm3)   4.27   3.66
  水分含量(％)   11.20   15.05
图10-11示出实例13-14和比较实例3的测试结果。实例14是包含混合负极板的电池。该测试意图用于帮助确定电容器浆料中活性碳的影响。图10示出循环测试期间的电池性能。实例14的混合极板电池具有的性能在实例13的电容器极板电池和比较实例3的常规电池之间。这些实例显示出的趋势类似于图6中所示的。图11示出在短时期充电150安期间的电池电压的变化。此外，实例显示出的趋势类似于图7中所示的。
实例15-8和比较实例4
实例15-18和比较实例4中的每个都形成包含两个正极板和三个负极板的电池。在实例15-16中，根据实例1制成电容器负极板。实例15的包含电容器浆料，其中具有等于4％的氧化铅重量的碳添加剂。电容器浆料涂浆到整个负电极极板网格上。用于实例15的碳添加剂是碳黑、石墨、和活性碳的等量混合物。实例15的立方重量、浆料密度、和水分含量在表格2中列C0下面示出。实例16的包含电容器浆料，其中具有等于12％的氧化铅重量的碳添加剂。电容器浆料涂浆到整个负电极极板网格上。用于实例16的碳添加剂是碳黑、石墨、和活性碳的等量混合物。实例16的立方重量、浆料密度、和水分含量在表格2中列C2下面示出。羧甲基纤维素粘合剂也被以等于4％的氧化铅的重量的量添加到实例16。
在实例17-18中，根据实例1制成混合负极板。实例17的混合负极板在电容器区域中包含碳添加剂，其等于4％的氧化铅重量。电容器浆料被涂浆到负电极极板网格的下区域(“底部混合极板”)。由电容器浆料所覆盖的负电极的表面积是负极极板网格的总面积的52％。实例18的混合负极板在电容器区域中包含碳添加剂，其等于4％的氧化铅重量。电容器浆料被涂浆到负电极极板网格的侧面区域上，具体地是远离终端的侧面(“侧面混合极板”)。由电容器浆料所覆盖的负电极的表面积是负极极板网格的总面积的55％。实例17-18的立方重量、浆料密度、和水分含量在表格2中列C0下面示出。
对于比较实例4，根据比较实例1制备常规的负极板。比较实例4的立方重量、浆料密度、和水分含量在表格2中列N0下面示出。
图12-15示出实例15-18和比较实例4的测试结果。对于第一个测试，使用如国际电池委员会(Battery Council International)所建立的标准过程电池重复地放电和充电。特别是，电池在10amp放电1小时，停止短时间，然后在4amp充电3小时，然后在1amp充电2小时，随后大约停止2小时。图12中示出该测试的结果，其用图表表示随时间的电压。图12示出在电容器区域中碳的量、电容器区域的定位、和在充电和放电的总的电容器负极板的影响。具有底部混合极板的电池的实行非常类似于常规负极板。
其次，在充电(15安52分钟)和放电(5安3.5小时和1安2小时)期间测量电路的半电势。根据镉参考电极测量半电势。半电势测试的结果在图13(放电)和图14(充电)中示出，两者都用图表表示半电势(V)对照镉参考随着时间的变化。图13示出在常规负极浆料极板和混合极板之间不存在可辨别的差异。图14示出常规负极浆料极板具有的半电势最高。侧面混合极板示出比常规极板的电压低，但是底部混合极板示出电压更低。因此，图14示出，在放气开始之前底部混合极板需要的电压比常规极板和侧面混合极板低。
下面，实行过充电测试。电池在2.55V和2.65V充电两个小时。图15中示出该测试的结果，其用图表表示随时间的电流。图15示出电流随电池电压达到充电电压而下降。在电池电压到达充电电压之后，继续的充电电流产生放气。因此，图15确认上述测试的结果，也就是，底部混合极板比侧面混合极板或常规极板产生更多的放气。这与该理论一致，即底部混合极板能够比常规的负电极更快速更有效地混合电解液溶液，并且需要更少的过充电。
尽管本发明已经参考某些示例性实施例示出并描述，但是本领域技术人员应当理解，能够对所述的实施例作出各种变形和变化，而不偏离由下列权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于富液型铅酸电池组的负电极极板，包含：
电极极板网格，限定第一极板网格区域和第二极板网格区域，所述第二极板网格区域位于所述第一极板网格区域下方；
第一负极活性材料，包含铅并且涂覆所述第一极板网格区域；和
第二负极活性材料，包含碳并且涂覆所述第二极板网格区域。
2.根据权利要求1所述的负电极极板，其中所述第二极板网格区域包含在所述电极极板网格的5％和95％之间的面积。
3.根据权利要求2所述的负电极极板，其中所述第二极板网格区域包含在所述电极极板网格的15％和50％之间的面积。
4.根据权利要求1所述的负电极极板，其中所述第二负极活性材料包含的碳从包含碳黑、石墨、活性碳及其组合的组中选择。
5.根据权利要求4所述的负电极极板，其中碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶1的重量比存在。
6.根据权利要求4所述的负电极极板，其中碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶4的重量比存在。
7.根据权利要求1所述的负电极极板，其中所述第二负极活性材料包含碳和铅，并且铅对碳的质量比为大约5∶1到大约82∶1。
8.根据权利要求7所述的负电极极板，其中所述第二负极活性材料的铅对碳的质量比为大约30∶1。
9.一种用于富液型铅酸可再充电电池组，包含：
至少一个正电极极板；
至少一个负电极极板，包含：
电极极板网格，限定第一极板网格区域和第二极板网格区域，所述第二极板网格区域位于所述第一极板网格区域下方；
第一负极活性材料，包含铅并且涂覆所述第一极板网格区域；和
第二负极活性材料，包含碳并且涂覆所述第二极板网格区域；和电解液。
10.根据权利要求9所述的富液型铅酸可再充电电池组，其中所述第二极板网格区域包含所述电极极板网格的15％和50％之间的面积。
11.根据权利要求9所述的富液型铅酸可再充电电池组，其中所述第二负极活性材料包含的碳从包含碳黑、石墨、活性碳及其组合的组中选择。
12.根据权利要求11所述的富液型铅酸可再充电电池组，其中碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶4的重量比存在。
13.根据权利要求9所述的富液型铅酸可再充电电池组，其中所述第二负极活性材料的铅对碳的质量比为大约30∶1。
14.一种用于富液型铅酸电池组的负电极极板，包含：
电极极板网格，限定第一极板网格区域和第二极板网格区域；
第一负极活性材料，包含铅并且涂覆所述第一极板网格区域；和
第二负极活性材料，包含碳和铅并且涂覆所述第二极板网格区域，其中铅对碳的质量比为大约5∶1到大约82∶1。
15.根据权利要求14所述的负电极，其中所述第二负极活性材料的铅对碳的质量比是大约30∶1。
16.根据权利要求14所述的负电极，其中所述第二极板网格区域低于所述第一极板网格区域。
17.根据权利要求14所述的负电极，其中所述第二负极活性材料包含的碳从包含碳黑、石墨、活性碳及其组合的组中选择。
18.根据权利要求17所述的负电极，其中碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶4的重量比存在。
19.根据权利要求17所述的负电极，其中碳黑、石墨和活性碳以1∶1∶1的重量比存在。
20.根据权利要求14所述的负电极，其中所述第二极板网格区域包含所述电极极板网格的15％和50％之间的面积。
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