CN103413946B - 一种铅酸蓄电池负极铅膏配方 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池负极铅膏配方，包括以下组分，各组分重量百分比为：铅粉70～90%；硫酸3～15%；水5～20%；短纤维0.05～2%；聚天门冬氨酸钠0.1～20%；纳米碳管0.1～10%；各组分重量百分比总和为100%。本发明采用聚天门冬氨酸钠细化负极活性物质颗粒，提高负极容量和充电接受能力，降低负极析氢过电位减少负极析氢量；通过添加纳米导电碳管提高负极活性物质间导电性，减少内阻，提高负极充电接受能力。减少负极活性物质收缩，提高电池使用寿命。

Description

一种铅酸蓄电池负极铅膏配方

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，涉及一种铅酸蓄电池负极铅膏配方，特别是涂膏式阀控密封铅酸蓄电池的负极铅膏配方。

背景技术

伴随着电动自行车行业的发展，对电动助力车用铅酸蓄电池提出了更高的技术要求，其中如低温性能、充电接受能力等技术指标都与铅酸蓄电池负极板相关，急待提升负极性能水平，以满足用户使用要求。

传统的铅酸蓄电池负极铅膏配方是铅粉、硫酸、水、和木素、腐殖酸、硫酸钡等膨胀剂以一定的比例混合。铅酸蓄电池的负极板是由很细的海绵状铅微粒组成的。根据自由能自发减小的倾向，在电池充放电时，负极板会发生收缩，细小的铅粒会逐渐聚集，使铅粒变大，整个负极板孔率将逐渐变小，负极的放电性能急剧下降。长期以来使用添加剂阻止负极在循环过程中形成大颗粒硫酸铅和金属铅很少成功。这是因为难于找到在循环过程中长期保持稳定物质做添加剂。其次负极在充电后期易于析出氢气，添加剂的加入不能降低负极活性物质的析氢过电位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是减少负极在充放电过程中形成大的颗粒，从而提升负极板性能而提供的一种含有机表面活性物质的铅酸蓄电池负极铅膏配方。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铅酸蓄电池负极铅膏配方，包括以下组分，各组分重量百分比为：

各组分重量百分比总和为100%。其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。

与现有技术相比，本发明的铅酸蓄电池负极铅膏配方除含有铅粉、硫酸、水、短纤维外，还加入聚天门冬氨酸钠（SodiumofPolyasparticAcid，简称PASP）和纳米碳管混合而成。

加入的聚天门冬氨酸钠（PASP）纯度≥92%，是一种人工仿生合成水溶性有机高分子物质含有肽键和羧基等活性基团。

聚天门冬氨酸钠为两性活性吸附剂，能吸附在电极表面，从而影响充放电时负极的电化学和电结晶过程。除了表面剩余电荷引起的离子静电吸附外，还经常出现所含羧基表面活性粒子的“特性吸附”，系据电极表面和活性粒子之间出现了性质上与化学键类似的相互作用。聚天门冬氨酸钠具有极强的分散、吸附能力，它的添加能控制硫酸铅的结晶过程并且能改变硫酸铅晶体的形状和尺寸。将聚天门冬氨酸钠添加到负极活性物质中能提高负极活性物质利用率和降能负极板内阻，进而提高负极板容量和充电接受能力。聚天门冬氨酸钠在负极活性物质的添加并未导致氢在负极表面析出过程机理的改变。但当表面活性离子吸附进较大改变了铅电极表面的状态，使氢析出过电位显著地升高，相当于氢的分离速度（在恒定的过电位下）大大降低，从而减少负极在充电后期氢气的析出。

所用的纳米导电碳管（CNT）的管长在5～10μm之间，粒径在60～80nm之间。纳米导电碳管的加入主要是增加负极活性物质之间导电性，降低电阻，减少极化，提高电池放电接受能力和放电性能，同时由于电池在充放电过程中体积收缩与膨胀较大，纳米碳材料的加入起到阻止活性物质体积变化的作用，提高电池循环使用寿命。

短纤维占0.05～0.1%时，可以提高PAM的强度，防止裂纹、起泡和脱落，当短纤维达到0.1以上时，尤其是0.5～2%时，除了以上效果外，还可以使铅膏的和膏时间大大缩短，原来一般需要和膏4～6h才能基本均匀，现在只要2～3h即可，而且均匀分散的效果更佳，但是当短纤维超过2%时，有一些短纤维开始扎堆，难以分散均匀，使得活性物质粘结时受到影响，给出的电池容量反而下降。

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，各组分重量百分比为：

优选的，所述硫酸的质量百分比浓度为45%。

优选的，所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。

优选的，所述纳米碳管的管长在5～10μm之间，粒径在60～80nm之间。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用聚天门冬氨酸钠细化负极活性物质颗粒，提高负极容量和充电接受能力，降低负极析氢过电位减少负极析氢量；通过添加纳米导电碳管提高负极活性物质间导电性，减少内阻，提高负极充电接受能力。减少负极活性物质收缩，提高电池使用寿命。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

具体实施方式

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例1，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例2，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例3，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例4，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例5，包括以下组分，各组分重量百分比为：

本发明一种铅酸蓄电池负极铅膏配方实施例6，包括以下组分，各组分重量百分比为：

按照以上实施例1至6和膏制成极板，组装电池后进行实验，并与现有的铅酸蓄电池进行对比，本发明的电池初容量、充电接受能力和循环使用寿命等均提高20～30%，效果相当显著，具有革命性意义。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (4)

1.一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：包括以下组分，各组分重量百分比为：

各组分重量百分比总和为100％；

其中，所述硫酸的质量百分比浓度为45％；所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种；所述纳米碳管的管长在5～10μm之间，粒径在60～80nm之间。

2.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：各组分重量百分比为：

3.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：各组分重量百分比为：

4.如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池负极铅膏，其特征在于：各组分重量百分比为：