CN104157846A - 一种蓄电池极板结构及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池极板结构及其生产方法。本发明蓄电池极板结构,包括:极耳、碳材料复合层、板栅。在所述极板的中间层设有极耳;在中间层的上、下层分别设有碳材料复合层;在碳材料复合层的上下外层分别设有板栅;所述的板栅上涂覆有铅膏;经复合而成为蓄电池单块极板。其中,所述极耳由铅、锡、银金属合金制成。所述极耳的形状为网状结构。所述碳材料复合层选用的材料包括:稻壳、秸秆。所述的板栅为蜂窝结构。所述的板栅,采用导电高分子材料压制而成。本发明彻底消除了铅酸蓄电池生产过程中所产生的铅重金属污染;解决了铅酸蓄电池因震动而铅膏脱落问题;解决了铅酸蓄电池的质量比能量问题。本发明可提高电池能量60W/kg以上。

Description

一种蓄电池极板结构及其生产方法
技术领域
本发明涉及蓄电池领域,特别涉及一种铅酸蓄电池极板结构及其生产方法。
背景技术
目前,在铅酸蓄电池领域,传统所使用的铅钙合金板栅与金属汇流排中含有大量的铅,在浇铸、化成、焊接阶段造成了严重的重金属铅污染。
另外,铅基活性物质的理论比能量为170w.h/kg,实际仅为理论比能量的1/5。比能量低的主要原因,一个是活性物质反应效率低于50%且质量仅40%;另一个是HSO4 -离子受极板厚度,材质制约,板栅和其它非成流物质占近40%,活性物质、板栅质量、电解质密度之间的关系极不合理。
因此,需要从新材料、新工艺和新型结构设计的源头来解决上述问题,否则,铅酸蓄电池是很难有所突破。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种无污染、提高电池比能量、提高反应物质反应效率的蓄电池极板结构及其生产方法。
本发明的技术方案是:
一种蓄电池极板,包括:极耳、碳材料复合层、板栅,其特征在于:在所述极板的中间层设有极耳;在中间层的上、下层分别设有碳材料复合层;在碳材料复合层的上下外层分别设有板栅;所述的板栅上涂覆有铅膏;经复合而成为蓄电池单块极板。
其中,所述极耳由铅、锡、银金属合金制成。
所述的极耳材料的厚度为0.8mm~1mm。
所述极耳的形状为网状结构,它包括:斜拉网、五边形网、条形网。
所述极耳与蓄电池中反应物质的接触面积不小于50㎝2
所述碳材料复合层的厚度为0.1mm~0.8mm。
所述碳材料复合层,所选用的原材料包括:稻壳、秸秆。
所述的板栅为蜂窝结构,其蜂窝结构的孔包括:六边形孔、五边形孔、四边形孔。
所述的板栅,采用导电高分子材料压制而成。其中,所述导电高分子材料选用下列材料:导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂。
在所述的板栅内设有预留槽,以便于导线穿设连接。
所述蓄电池板栅与蓄电池中反应物质的接触表面积大于600㎝2
所述蓄电池板栅的质量小于40g。
所述蓄电池板栅的尺寸为:193.9mm×155.3mm×4mm;或为193.9mm×155.3mm×5mm。
所述蓄电池单块极板的整体厚度小于6mm。
所述蓄电池单块极板的总质量小于120g。
一种蓄电池极板的生产方法,其特征在于:它包括以下步骤:
A、蓄电池极板极耳的制备:
将重量比为60:37:3的铅、锡、银金属合金,经热浇注工艺,利用磨具制成网状,即可得蓄电池极板极耳;
B、碳材料复合层的制备:
至少选用原材料的一种,它包括:稻壳、秸秆;将原材料混合后,在1850℃~2280℃温度下,烧制而成为单相碳晶体;经超细雷蒙物化粉碎过250目筛,得碳晶体粉末;将单相碳晶体粉末中加入粘接剂;经织造工艺得到厚度为0.1-0.8mm的碳材料复合层;
C、导电高分子蓄电池板栅的制备:
将导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂,按5.8:1.2:1的摩尔比进行混合后造粒;然后利用模具在100□35%T/㎝2的压强下,300℃高温下,压制得到导电高分子蓄电池板栅;
D、将所述的碳材料复合层热压覆盖于蓄电池板栅表面;
将上述制备而成的板栅、碳材料复合层、极耳、碳材料复合层、板栅依次压制复合;并在最外层板栅蜂窝结构内敷涂有铅膏,即制成为蓄电池单块极板。
其中,所述粘接剂,包括;热熔型环氧树脂。
本发明的蓄电池极板制作的二次电池,采用模块化设计,可根据需求按电池的外观大小进行组合或裁剪;同时,也可按其容量或电压大小进行组合或连接。
本发明的优点在于:
1、由于本发明采用蓄电池板栅替代铅酸蓄电池中的铅钙合金板栅,同时采用铅、锡、银金属合金板耳,取代了铅金属汇流排,故大大减少了铅酸蓄电池中的重金属铅的用量,节约50%以上,彻底消除了铅酸蓄电池生产过程中所产生的铅重金属污染。
2、本发明的蓄电池板栅是铅钙合金板栅质量的约20%,大大提高了极板反应物质(铅膏)和起承载导电作用板栅的质量比。铅酸电池中铅钙合金板栅质量和反应物质铅膏的比为1:1.1~1.4,非金属板栅则为1:8~12,这样铅酸蓄电池的质量比能量由35w.h/kg上升到60w.h/kg以上,故本发明质量比能量大大提高。
3、普通的铅酸蓄电池铅钙板栅单片较薄(1毫米左右),反应物质铅膏粘贴在其两面,电化学反应为二维的,在其两面反应,反应面积较小,反应效率约为30%左右。而本发明的蓄电池板栅为多边形蜂窝结构,电化学反应为三维的,故反应面积成倍提高,反应效率提高到70%以上。本发明蓄电池板栅最佳蜂窝结构为六边形,反应物嵌入板栅之中,与板栅形成一个牢固的整体,大大提高了反应物质和板栅的牢固性,解决了铅酸蓄电池因震动而铅膏脱落问题。
4、由碳材料形成的复合层也大大提高了板栅的导电性能。
5、本发明蓄电池正极板采用双板栅叠加、其中间引出铅、锡、银金属合金极耳的结构方式,故大大地提高了反应物质的反应效率,解决了铅酸蓄电池的质量比能量问题。本发明可提高电池能量60W/kg以上。
附图说明
图1-1、图1-2、图1-3为本发明蓄电池极板的结构剖视图。
图2为本发明蓄电池极板中极耳结构示意图。
图3为本发明蓄电池极板中碳材料复合层结构示意图。
图4为本发明蓄电池极板中板栅结构示意图。
附图标号:
极耳1;碳材料复合层2、2’;板栅3、3’;蜂窝孔4、预留槽5。
具体实施方式
下面结合附图及实施例,对本发明作进一步的说明。
如图1-图4所示,本发明蓄电池极板,包括:极耳1、碳材料复合层2、2’、板栅3、3’。在所述极板的中间层设有极耳2;在中间层的上、下层分别设有碳材料复合层2、2’;在碳材料复合层2、2’的上下外层分别设有板栅3、3’;所述的板栅3、3’上涂覆有铅膏;经复合而成为蓄电池单块极板。
其中,所述极耳1由铅、锡、银金属合金制成。
所述的极耳1材料的厚度为0.8mm~1mm。
所述极耳1的形状为条形网;或为斜拉网、五边形网。
所述极耳1与蓄电池中反应物质的接触面积不小于50㎝2
所述碳材料复合层2的厚度为0.1mm~0.8mm。
所述碳材料复合层2,所选用的原材料包括:稻壳、秸秆。
所述的板栅3为蜂窝结构,其蜂窝结构的孔为六边形孔;或为五边形孔、四边形孔。
所述的板栅3,采用导电高分子材料压制而成。其中,所述导电高分子材料选用下列材料:导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂。
在所述的板栅3内设有预留槽5,以便于导线穿设连接。
所述蓄电池板栅3与蓄电池中反应物质的接触表面积大于600㎝2
所述蓄电池板栅3的质量小于40g。
所述蓄电池板栅3的尺寸为:193.9mm×155.3mm×4mm;或为193.9mm×155.3mm×5mm。
所述蓄电池单块极板整体厚度小于6mm。
所述蓄电池单块极板的总质量小于120g。
本发明蓄电池极板的生产方法,它包括以下步骤:
A、蓄电池极板极耳1的制备:
将重量比为60:37:3的铅、锡、银金属合金,经热浇注工艺,利用磨具制成网状,即可得蓄电池极板极耳1;
B、碳材料复合层2的制备:
至少选用原材料的一种,它包括:稻壳、秸秆;将原材料混合后,在1850℃~2280℃温度下,烧制而成为单相碳晶体;经超细雷蒙物化粉碎过250目筛,得碳晶体粉末;将单相碳晶体粉末中加入粘接剂;经织造工艺得到厚度为0.1-0.8mm的碳材料复合层2;
C、导电高分子蓄电池板栅3的制备:
将导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂,按5.8:1.2:1的摩尔比进行混合后造粒;然后利用模具在100T/㎝2的压强下,300℃高温下,压制得到导电高分子蓄电池板栅3;
D、将所述的碳材料复合层2热压覆盖于蓄电池板栅3表面;
将上述制备而成的板栅3、碳材料复合层2、极耳1、碳材料复合层2、板栅3依次压制复合;并在最外层板栅3蜂窝结构内敷涂有铅膏,即制成为蓄电池单块极板。
其中,所述粘接剂,包括;热熔型环氧树脂。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非用来限定本发明的实施范围;对本发明进行修改或者等同替换,均应涵盖于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蓄电池极板,包括:极耳、碳材料复合层、板栅,其特征在于:在所述极板的中间层设有极耳;在中间层的上、下层分别设有碳材料复合层;在碳材料复合层的上下外层分别设有板栅;所述的板栅上涂覆有铅膏;经复合而成为蓄电池单块极板。
2.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述极耳,由铅、锡、银金属合金制成。
3.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述极耳的形状为网状结构,它包括:斜拉网、五边形网、条形网。
4.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述碳材料复合层,所选用的原材料包括:稻壳、秸秆。
5.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述的板栅为蜂窝结构,其蜂窝结构的孔包括:六边形孔、五边形孔、四边形孔。
6.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述的板栅,采用导电高分子材料压制而成,其中,所述导电高分子材料选用下列材料:导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的蓄电池极板,其特征在于:所述碳材料复合层的厚度为0.1mm~0.8mm。
8.一种蓄电池极板的生产方法,其特征在于:它包括以下步骤:
A、蓄电池极板极耳的制备:
将一定重量比的铅、锡、银金属合金,经热浇注工艺,利用磨具制成网状,即可得蓄电池极板极耳;
B、碳材料复合层的制备:
至少选用原材料的一种,它包括:稻壳、秸秆;将原材料混合后,在1850℃~2280℃温度下,烧制而成为单相碳晶体;经超细雷蒙物化粉碎过250目筛,得碳晶体粉末;将单相碳晶体粉末中加入粘接剂;经织造工艺得到厚度为0.1-0.8mm的碳材料复合层;
C、导电高分子蓄电池板栅的制备:
将导电ABS材料、聚苯胺材料、热熔性环氧树脂,按5.8:1.2:1的摩尔比进行混合后造粒;然后利用模具在100□35%T/㎝2的压强下,300℃高温下,压制得到导电高分子蓄电池板栅;
D、将所述的碳材料复合层热压覆盖于蓄电池板栅表面;
将上述制备而成的板栅、碳材料复合层、极耳、碳材料复合层、板栅依次压制复合;并在板栅蜂窝结构内敷涂有铅膏,即制成为蓄电池单块极板。
9.根据权利要求8所述的蓄电池极板的生产方法,其特征在于:所述粘接剂,包括;热熔型环氧树脂。
10.根据权利要求8所述的蓄电池极板的生产方法,其特征在于:所述铅、锡、银金属合金的重量比为60:37:3。
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