CN102856528B - 一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法 - Google Patents

一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，首先将炭、添加剂、水混合搅拌均匀后真空抽滤，再加入粘结剂稀释液搅拌均匀，制得碳膏；然后将炭膏均匀涂在铅负极板生片两面，接着将涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，对其进行施压压实，然后将压实后的极板在45-120℃的温度下进行干燥1-2小时，即得一种具有“电池性”和“电容性”双极性的铅碳负极板。本发明与将极板上的铅膏挖去一部分用碳膏替代相比，操作方便易行，同时也避免了电池中直接加入碳板对电池性能产生不良影响，制成的超级蓄电池性能高、寿命长。本发明可操作性强，适用于车间大批量生产，成本相对外并型超级电池来说低很多。

Description

一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池生产领域，具体涉及一种超级蓄电池负极板的制备方法。
背景技术
当今铅酸蓄电池行业创新性地发展，将超级电容器与现有的蓄电池结合，使超级电容器的大功率特性和蓄电池高能量密度特性得以集中体现。
目前研究出来的超级电池主要分为三大类：外并型、内混型、内并型。外并型主要是在电池外部附加一个电容器件，在蓄电池充放电时起到电荷缓冲器和存储器的作用，此方法需要额外添加电器元件，电池成本比较高；内混型主要是将电容材料混入到电池电极材料中，制成具有电容性的电池极板，其最大的优点是能有效延缓电池负极板的盐化，但此种方法生产出的极板无法保证极板中具有很高的含碳量，很难起到电荷缓冲器的作用，而且碳材料的加入会导致极板析氢的加剧；内并型是将电容材料附着在电池的极板上，以一种并联的方式存在，在蓄电池充放电时起到电荷缓冲器和存储器的作用，消除启动时大电流的尖脉冲放电，提高蓄电池组的整体输出功率，提高活性物质的利用率，提高比能量和能量密度，但是现有的内并技术主要有两种：一是将极板上的铅膏挖去一部分用碳膏替代，操作起来比较复杂，不易进行大规模的生产；二是将电池极板直接换成纯碳板，降低了电池的容量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，此方法与将极板上的铅膏挖去一部分用碳膏替代相比，操作方便易行，同时也避免了电池中直接加入碳板对电池性能产生不良影响。
本发明通过以下技术方案实现：
一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）首先将碳材料100份、添加剂5-15份加水混合，搅拌均匀后进行真空抽滤；将粘合剂5-20份加水搅拌均匀制成粘结剂稀释液；接着将粘结剂稀释液加入到真空抽滤后的固体混合物中，加水搅拌均匀后，制得碳膏，碳膏中水的重量份为100-300份；
（2）将步骤（1）制得的碳膏均匀涂在常规生产的铅负极板生片的两面，涂膏重量为铅负极板生片克重的2-10%；
（3）将步骤（2）得到的涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，对其进行施压，使涂板纸、碳膏与铅负极板生片贴合压实，然后将施压后的极板在45-120℃的温度下进行干燥1-2小时，即得铅碳负极板。
将干燥后的铅碳负极板称重配组后，与常规生产的正板一起装成电池，灌入相对密度为1.20-1.30的硫酸胶体电解液进行内化处理。
电池容量、高倍率放电、荷电保持能力等性能按照《GB/T 18332.1-2009》进行测试，均达到国标要求；
电池循环寿命测试：电池在70%荷电状态下，以4C（A）电流充10s，2C（A）电流充20s，1C（A）电流充45s，再以6C（A）电流放电20s，如此充放电为一个循环，当电池放电电压低于9.6V时终止，测得最终电池循环次数可达100000以上。
电池快速充电能力：电池完全充电后，在25℃±2℃的条件下，以4A电流放电至11.1V，然后以18A恒流充到端电压为16V，并以16V电压恒压充电至充电结束，两阶段充电时间总计1h；在25℃±2℃的条件下，以3A电流放电至10.08V，记录放电时间3.5h，计算出放电容量为10.5Ah大于9.6Ah。
根据蓄电池的用途，可以全部使用上述铅碳负极板，或者将铅碳负极板与常规铅负极板按照一定的数量比例搭配使用，装备成所需的蓄电池。
本发明进一步改进方案是，所述碳材料为：碳黑、活性碳、碳纳米管、活性碳纤维或者超级活性碳中的一种或多种。
本发明进一步改进方案是，所述添加剂为：析氢抑制剂、乙炔黑、纳米石墨或球形石墨中的一种或多种；
本发明更进一步改进方案是，所述析氢抑制剂为氧化铟、硬脂酸钡中的一种或多种；
本发明进一步改进方案是，所述粘结剂为：PTFE、CMC、锂离子用水性导电粘合剂CLA-1或LA-133中的一种或多种。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
一、本发明的不同之处是将所需碳材料制成碳膏，通过粘结剂的作用粘附到车间生产的负极板生片上，制成一种具有“电池性”和“电容性”双极性的铅碳负极板，与常规生产的正极板一起装成电池，灌入硫酸胶体电解液进行内化处理，装备成蓄电池，无需附加另外电控，在蓄电池充放电时起到电荷缓冲器和存储器的作用，消除启动时大电流的尖脉冲放电，提高蓄电池组的整体输出功率，提高活性物质的利用率，提高比能量和能量密度，制成的超级蓄电池具有高性能、长寿命的特点。本发明可操作性强，适用于车间大批量生产，成本相对外并型超级电池来说低很多。
二、本发明采用粘结剂和涂板纸，保证了生产出来的超级蓄电池用铅碳负极板，活性物质干燥后极板表面不干裂，活性物质之间的结合力好，轻摔极板活性物质不脱落，在硫酸稀释液中浸泡24小时后，表面无碳材料脱落，酸液不发黑。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例提供了一种铅碳负极板的生产方法，包括如下步骤：
（1）首先将活性碳100份、乙炔黑4份、纳米石墨4份、硬脂酸钡1份、氧化铟1份加入到搅拌容器中，加水，用乳胶机搅拌1小时后进行真空抽滤；将粘结剂PTFE  1份、LA-133  10份加水100份搅拌均匀制成粘结剂稀释液；然后将粘结剂稀释液加入到真空抽滤后的固体混合物中，加水100份搅拌均匀后，制得所需碳膏；
（2）将步骤（1）制得的碳膏均匀涂在天能电池（江苏）有限公司常规生产的铅负极板生片的两面，涂膏重量为铅负极板生片克重的4%；
（3）将步骤（2）得到的涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，送到两个压板圆辊之间进行压实，使涂板纸、碳膏与铅负极板生片贴合压实，将压实的极板在100℃的温度下进行干燥1.5小时后得到双面都有碳膏的铅碳负极板。
将干燥后的铅碳负极板称重配组后，与车间常规生产的正板一起按照7正8负的比例装成6-DZM-12Ah的电动车电池，灌入相对密度为1.20-1.30的硫酸胶体电解液进行内化处理。
实施例2
本发明实施例提供了一种铅碳负极板的生产方法，包括如下步骤：
（1）首先将碳黑50份、碳纳米管50份、乙炔黑2份、球形石墨2份、氧化铟1份加入到搅拌容器中，加水，用乳胶机搅拌1小时后进行真空抽滤；将粘结剂CMC  1份、CLA-1  4份加水50份搅拌均匀制成粘结剂稀释液；然后将粘结剂稀释液加入到真空抽滤后的固体混合物中，加水50份搅拌均匀后，制得所需碳膏；
（2）将步骤（1）制得的碳膏均匀涂在天能电池（江苏）有限公司常规生产的铅负极板生片的两面，涂膏重量为铅负极板生片克重的2%；
（3）将步骤（2）得到的涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，送到两个压板圆辊之间进行压实，使涂板纸、碳膏与铅负极板生片压实贴合，将压实的极板在45℃的温度下进行干燥1小时后得到双面都有碳膏的铅碳负极板。
实施例3
本发明实施例提供了一种铅碳负极板的生产方法，包括如下步骤：
（1）首先将碳黑20份、活性碳纤维10份、超级活性碳70份、乙炔黑4份、纳米石墨4份、球形石墨4份、硬脂酸钡2份、氧化铟1份加入到搅拌容器中，加水，用乳胶机搅拌1小时后进行真空抽滤；将粘结剂PTFE  5份、CLA-1  15份加水200份搅拌均匀制成粘结剂稀释液；然后将粘结剂稀释液加入到真空抽滤后的固体混合物中，加水100份搅拌均匀后，制得所需碳膏；
（2）将步骤（1）制得的碳膏均匀涂在天能电池（江苏）有限公司常规生产的铅负极板生片的两面，涂膏重量为铅负极板生片克重的10%；
（3）将步骤（2）得到的涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，送到两个压板圆辊之间进行压实，使涂板纸、碳膏与铅负极板生片压实贴合，将压实的极板在120℃的温度下进行干燥2小时后得到双面都有碳膏的铅碳负极板。

Claims (4)

1.一种超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）首先将碳材料100 份、添加剂5-15 份加水混合，搅拌均匀后进行真空抽滤；将粘合剂5-20 份加水搅拌均匀制成粘结剂稀释液；接着将粘结剂稀释液加入到真空抽滤后的固体混合物中，加水搅拌均匀后，制得碳膏，碳膏中水的重量份为100-300 份；
（2）将步骤（1）制得的碳膏均匀涂在常规生产的铅负极板生片的两面，涂膏重量为铅负极板生片重量的2-10% ；
（3）将步骤（2）得到的涂有碳膏的极板用涂板纸包裹严实，对其进行施压，使涂板纸、碳膏与铅负极板生片贴合压实，然后将施压后的极板在45-120℃的温度下进行干燥1-2 小时，即得铅碳负极板；
所述添加剂为：析氢抑制剂、乙炔黑、纳米石墨或球形石墨中的一种或多种。
2.根据权利要求1 所述的超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，其特征在于：所述碳材料为：碳黑、碳纳米管、活性碳纤维或者超级活性碳中的一种或多种。
3.根据权利要求1 所述的超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，其特征在于：所述析氢抑制剂为氧化铟、硬脂酸钡中的一种或多种。
4.根据权利要求1 所述的超级蓄电池铅碳负极板的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为：PTFE、CMC、锂离子电池用水性导电粘合剂CLA-1 或LA-133 中的一种或多种。 
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