CN103259052A - 一种电动车用铅炭动力电池及正、负极活性物质配方和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车用铅炭动力电池，所述负极板包封在活性炭纤维布制成的袋子中。还公开了铅炭动力电池用正极活性物质配方和负极活性物质配方，以及正、负极活性物质的制备方法。本发明的优点是：高倍率放电性能稳定、低温放电性能好、循环寿命寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动车用铅炭动力电池，涉及一种铅炭动力电池用正极活性物质配方及其制备方法，还涉及一种铅炭动力电池用负极活性物质配方及其制备方法。
背景技术
铅碳电池又称超级电池，是超级电容器与铅酸电池的合并 ，由简单的外并进化为内并，目的是将双电层电容器的高比功率、长寿命、低温性能好的优势融合到铅酸电池中，是阀控铅酸蓄电池的升级产品。铅炭在我国已经大力发展的电动自行车和正在启动的电动汽车中，必将产生巨大的经济效益和社会效益。
但现有的铅碳电池具有制作成本高、工艺复杂、难以工业化生产、高倍率放电性能和低温放电性能差等缺点，阻碍了铅碳电池的使用和发展。因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车用铅炭动力电池，提供一种铅炭动力电池用正极活性物质配方及其制备方法，还提供一种铅炭动力电池用负极活性物质配方及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种电动车用铅炭动力电池，包括正极板和负极板，所述正极板与负极板间隔设置，所述负极板包封在袋子中，所述正极板外部涂覆有正极活性物质，所述负极板外表面涂覆有负极活性物质。
所述袋子由活性炭纤维布制成，活性炭纤维布的比表面积大于1500m2/g。
一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，正极活性物质配方中各成分的重量百分比为：
四氧化三铅 70～80%；
乙炔黑 3～5％；
短纤维 0.05～1％；
PTFE乳液 1～3％；
去离子水 1～5％；
硫酸 5～8％。
一种铅炭动力电池用负极活性物质配方，负极活性物质配方中各成分的重量百分比为：
铅粉 70～80％；
活性炭 1～2％；
石墨 1～2％；
短纤维 0.05～1％ ；
膨胀剂 3～5％；
去离子水 1～5％；
硫酸 5～8％。
所述硫酸的密度为1.4 g/cm3。
所述硫酸的密度为1.4 g/cm3，，所述活性炭的比表面积为1000～1500m2/g，粒径在200～300目之间，所述膨胀剂为硫酸钡、木素磺酸钠和腐殖酸的混合物。
所述PTFE乳液的浓度为5-7%。
一种铅炭动力电池用正极活性物质的制备方法，所述制备方法步骤为：先将重量百分比为70～80%的四氧化三铅、重量百分比为3～5％的乙炔黑和重量百分比为0.05～1%的短纤维混合搅拌3-5分钟，接着加入重量百分比为1～3％的PTFE乳液搅拌5-8分钟，然后加入重量百分比为1～5％的去离子水，搅拌8-10分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的重量百分比为5～8％的硫酸搅拌10-15分钟得到正极活性物质，最后将正极活性物质可涂制到正极板。
一种铅炭动力电池用负极活性物质的制备方法，所述制备方法步骤为：先将重量百分比为70～80％的铅粉、重量百分比为1～2％的活性炭、重量百分比为1～2％的石墨、重量百分比为3～5％的膨胀剂和重量百分比为0.05～1％的短纤维混合搅拌3-5分钟，接着加入重量百分比为1～5％的去离子水，搅拌8-10分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的重量百分比为5～8％的硫酸搅拌10-15分钟得到负极活性物质，最后将负极活性物质可涂制到负极板。
本发明的优点是：高比表面积的炭纤维可以显著提高铅炭电池的比电容特性，提高低温性能和大电流放电能力，同时具有高倍率放电性能稳定、低温放电性能好、循环寿命寿命长等特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、负极板，2、正极板，3、袋子。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，一种电动车用铅炭动力电池，包括正极板2和负极板1，正极板2与负极板1间隔设置，负极板1包封在袋子3中，正极板2外部涂覆有正极活性物质，负极板2外表面涂覆有负极活性物质，袋子3由活性炭纤维布制成，活性炭纤维布的比表面积大于1500m2/g。
一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，正极活性物质配方中各成分的重量百分比为：四氧化三铅70%；乙炔黑3％；短纤维0.05％；PTFE乳液1％；去离子水1％；硫酸5％，硫酸的密度为1.4 g/cm3， PTFE乳液的浓度为5%。
负极活性物质配方中各成分的重量百分比为：铅粉70％；活性炭1％；石墨1％；短纤维0.05％ ；膨胀剂3％；去离子水1％；硫酸5％，硫酸的密度为1.4 g/cm3，，活性炭的比表面积为1000m2/g，粒径200目，膨胀剂为硫酸钡、木素磺酸钠和腐殖酸的混合物。
实施例2
如图1所示，一种电动车用铅炭动力电池，包括正极板2和负极板1，正极板2与负极板1间隔设置，负极板1包封在袋子3中，正极板2外部涂覆有正极活性物质，负极板2外表面涂覆有负极活性物质，袋子3由活性炭纤维布制成，活性炭纤维布的比表面积大于1500m2/g。
一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，正极活性物质配方中各成分的重量百分比为：四氧化三铅75%；乙炔黑4％；短纤维0.5％；PTFE乳液2％；去离子水3％；硫酸6％，硫酸的密度为1.4 g/cm3， PTFE乳液的浓度为6%。
负极活性物质配方中各成分的重量百分比为：铅粉75％；活性炭1.5％；石墨1.5％；短纤维0.5％ ；膨胀剂4％；去离子水3％；硫酸6％，硫酸的密度为1.4 g/cm3，，活性炭的比表面积为1250m2/g，粒径250目，膨胀剂为硫酸钡、木素磺酸钠和腐殖酸的混合物。
实施例3
如图1所示，一种电动车用铅炭动力电池，包括正极板2和负极板1，正极板2与负极板1间隔设置，负极板1包封在袋子3中，正极板2外部涂覆有正极活性物质，负极板2外表面涂覆有负极活性物质，袋子3由活性炭纤维布制成，活性炭纤维布的比表面积大于1500m2/g。
一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，正极活性物质配方中各成分的重量百分比为：四氧化三铅80%；乙炔黑5％；短纤维1％；PTFE乳液3％；去离子水5％；硫酸8％，硫酸的密度为1.4 g/cm3， PTFE乳液的浓度为7%。
负极活性物质配方中各成分的重量百分比为：铅粉80％；活性炭2％；石墨2％；短纤维1％ ；膨胀剂5％；去离子水5％；硫酸8％，硫酸的密度为1.4 g/cm3，，活性炭的比表面积为1500m2/g，粒径300目，膨胀剂为硫酸钡、木素磺酸钠和腐殖酸的混合物。
以下实施例4-6为本发明的一种铅炭动力电池用正、负极活性物质的制备方法的实施例。
实施例4
一种铅炭动力电池用正极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将70kg四氧化三铅、3kg乙炔黑和0.05kg短纤维混合搅拌3分钟，接着加入1kgPTFE乳液搅拌5分钟，然后加入1kg去离子水，搅拌8分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的5kg硫酸搅拌10分钟得到正极活性物质，最后将正极活性物质可涂制到正极板。
负极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将70kg铅粉、1kg活性炭、1kg石墨、3kg膨胀剂和0.05kg短纤维混合搅拌3分钟，接着加入1kg去离子水，搅拌8分钟，最后加入比重1.4 g/cm3的5kg硫酸搅拌10分钟得到负极活性物质，最后将负极活性物质可涂制到负极板。
实施例5
一种铅炭动力电池用正极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将75kg四氧化三铅、4kg乙炔黑和0.5kg短纤维混合搅拌4分钟，接着加入2kgPTFE乳液搅拌6分钟，然后加入3kg去离子水，搅拌9分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的7kg硫酸搅拌12分钟得到正极活性物质，最后将正极活性物质可涂制到正极板。
负极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将75kg铅粉、1.5kg活性炭、1.5kg石墨、4kg膨胀剂和0.5kg短纤维混合搅拌4分钟，接着加入3kg去离子水，搅拌9分钟，最后加入比重1.4 g/cm3的6kg硫酸搅拌12分钟得到负极活性物质，最后将负极活性物质可涂制到负极板。
实施例6
一种铅炭动力电池用正极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将80kg四氧化三铅、5kg乙炔黑和1kg短纤维混合搅拌5分钟，接着加入3kgPTFE乳液搅拌8分钟，然后加入5kg去离子水，搅拌10分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的8kg硫酸搅拌15分钟得到正极活性物质，最后将正极活性物质可涂制到正极板。
负极活性物质的制备方法，制备方法步骤为：先将80kg铅粉、2kg活性炭、2kg石墨、5kg膨胀剂和1kg短纤维混合搅拌5分钟，接着加入5kg去离子水，搅拌10分钟，最后加入比重1.4 g/cm3的8kg硫酸搅拌15分钟得到负极活性物质，最后将负极活性物质可涂制到负极板。
本发明的优点是：高比表面积的炭纤维可以显著提高铅炭电池的比电容特性，提高低温性能和大电流放电能力，同时具有高倍率放电性能稳定、低温放电性能好、循环寿命寿命长等特点。
本发明的实验数据：将制好的负极板包封在比表面积1500m2/g的碳纤维布制成的袋子中，然后将正极板，隔板，负极板按照5片正极，6片负极，隔板采用AGM隔板，U型包法正极板包2片，组装成电动车用12V100Ah（3hr）的超级电池，进行高倍率放电、低温放电和循环寿命测试。
高倍率放电性能
25℃，以1C放电，即100A放电，放至终止电压9V时可以放出100Ah的容量；以3C放电，即300A放电，放至终止电压9V时可以放出60Ah的容量；以5C放电，即500A放电，放至终止电压9V时可以放出50Ah的容量。
低温放电性能
25℃ 时，以I3，即33.3A放至10.5V时放出106.8 A h的容量 ；0℃时，以I3，即33.3A放至8.4V时放出90.8Ah的容量；-20℃时以I3，即33.3A放至8.4V时放出70Ah的容量；-40℃时以I3，即33.3A放至8.4V时放出43Ah的容量。
循环寿命测试
25℃ 时以25A放电3h，然后恒压14.4V限流30A充电9h为一个循环,50次循环后做一次3小时率容量检测，当容量降到额定容量的80%时，寿命结束，一共进行了1500次循环。
Claims (9)
1.一种电动车用铅炭动力电池，其特征在于：包括正极板和负极板，所述正极板与负极板间隔设置，所述负极板包封在袋子中，所述正极板外部涂覆有正极活性物质，所述负极板外表面涂覆有负极活性物质。
2.根据权利要求1所述的一种电动车用铅炭动力电池，其特征在于：所述袋子由活性炭纤维布制成，活性炭纤维布的比表面积大于1500m2/g。
3.一种如权利要求1所述的铅炭动力电池用正极活性物质配方，其特征在于：正极活性物质配方中各成分的重量百分比为：
四氧化三铅 70～80%；
乙炔黑 3～5％；
短纤维 0.05～1％；
PTFE乳液 1～3％；
去离子水 1～5％；
硫酸 5～8％。
4.一种如权利要求1所述的铅炭动力电池用负极活性物质配方，其特征在于：负极活性物质配方中各成分的重量百分比为：
铅粉 70～80％；
活性炭 1～2％；
石墨 1～2％；
短纤维 0.05～1％；
膨胀剂 3～5％；
去离子水 1～5％；
硫酸 5～8％。
5.根据权利要求3所述的一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，其特征在于：所述硫酸的密度为1.4 g/cm3。
6.根据权利要求4所述的一种铅炭动力电池用负极活性物质配方，其特征在于：所述硫酸的密度为1.4 g/cm3，，所述活性炭的比表面积为1000～1500m2/g，粒径在200～300目之间，所述膨胀剂为硫酸钡、木素磺酸钠和腐殖酸的混合物。
7.根据权利要求3所述的一种铅炭动力电池用正极活性物质配方，其特征在于：所述PTFE乳液的浓度为5-7%。
8.一种如权利要求3所述的铅炭动力电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤为：先将重量百分比为70～80%的四氧化三铅、重量百分比为3～5％的乙炔黑和重量百分比为0.05～1%的短纤维混合搅拌3-5分钟，接着加入重量百分比为1～3％的PTFE乳液搅拌5-8分钟，然后加入重量百分比为1～5％的去离子水，搅拌8-10分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的重量百分比为5～8％的硫酸搅拌10-15分钟得到正极活性物质，最后将正极活性物质可涂制到正极板。
9.一种如权利要求4所述的铅炭动力电池用负极活性物质的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤为：先将重量百分比为70～80％的铅粉、重量百分比为1～2％的活性炭、重量百分比为1～2％的石墨、重量百分比为3～5％的膨胀剂和重量百分比为0.05～1％的短纤维混合搅拌3-5分钟，接着加入重量百分比为1～5％的去离子水，搅拌8-10分钟，最后加入密度为1.4 g/cm3的重量百分比为5～8％的硫酸搅拌10-15分钟得到负极活性物质，最后将负极活性物质可涂制到负极板。
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