CN107068983B - 一种铅炭电池、铅炭电池负极板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种铅炭电池负极板，包括板栅、铅膏及非网格布贴片；其中，铅膏涂覆于所述板栅和非网格布贴片之间，使板栅和非网格布贴片相粘合并形成由板栅、铅膏及非网格布贴片组成的三层结构。本发明实施例所提供的铅炭电池负极板中铅膏和板栅、铅膏和铅膏、铅膏和非网格布贴片之间结合牢固，能显著提高电池在高倍率部分荷电(HR‑PSOC)状态和频繁充放使用的稳定性，有效缓冲瞬间大电流，抑制负极表面的硫酸盐化，显著提高电池的充电接受能力，大幅提高电池在HR‑PSOC状态下循环性能及快速充电和放电特性。本发明实施例还提供了一种用铅炭电池负极板制备方法及铅炭电池。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种铅炭电池、铅炭电池负极板及其制备方法。
背景技术
随着全球经济和社会的快速发展，能源的日渐短缺，生态环境的日益恶化，环保压力剧增，人们将更加依赖于太阳能、风能等可再生资源。但是，太阳能、风能所产生的能源不能直接并网，需要采用储能技术(装置)先把能源储存起来，这就需要用到电池将这些能源储存起来。目前，常用的、并且相对成熟的电池主要分为锂离子电池、氢镍电池和铅酸电池。相比前两种电池，铅酸电池在成本、安全性以及低温放电方面仍有较大的优势。因此，迄今为止，铅酸电池仍然在很多电池应用领域占据了大部分份额。尽管如此，由于现在发展的新的储能电池应用领域中，又对所用电池性能的提出了特殊需求，如，在高倍率部分荷电(HR-PSOC，high-rate partial state of charge)下大充放电性能、长时间无法恢复性充电的深放电循环、频繁快速充放电等，对此传统的铅酸电池已经不能够满足当前的要求。
对于太阳能、风能发电所需要的储能电池来讲，需要电池经常在不饱和充放电且放电深度较大的情况下长时间运行，且不能及时的进行恢复性满充电，这样导致电池负极板硫酸盐化而过早的失效，极大的降低了电池的使用寿命，而对于智能电网所需要的储能电池来讲，需要电池大电流频繁的快速充放电。
为此，需要人已经做了很多新能源储能电池上的研究和尝试。比如，L.T.Lam等人制出了超级电容器，其正极是常规的二氧化铅极板，负极包括并联的碳电极和铅电极，但是，该超级电容器使用的板栅数量较多，增加了电池重量。D.Pavlov等人往普通铅膏中加入活性炭、炭黑等材料，他们做的超级电池可以在50％荷电状态(SOC)、3％放电深度(DOD)下用2C电流进行充放电，但是该电池适合混合动力车，而不适合太阳能和风能对电池的HR-PSOC状态下循环寿命和倍率性能要求。
因此，需要开发真正能够满足新能源、储能应用的电池。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例期望提供一种铅炭电池、铅炭电池负极板及其制备方法。
本发明实施例提供了一种铅炭电池的负极板，所述负极板包括板栅、铅膏及非网格布贴片；其中，
所述铅膏涂覆于所述板栅和非网格布贴片之间，使板栅和非网格布贴片相粘合并形成由板栅、铅膏及非网格布贴片组成的三层结构。
上述方案中，所述板栅两面喷涂有高导性浆料，所述高导性浆料包含：
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为5-10％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为5-10％；或者，
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为10-20％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25-35％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为22-28％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为30％。
上述方案中，所述铅膏组分及各组分配比为：铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，沉淀型硫酸钡0.2-2份，木素0.05-0.6份，聚酯纤维为0.04-1.5份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20-30％；或者，
铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，硫酸钡为0.2-2份，木素为0.05-0.2份，聚酯纤维为0.04-0.8份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为25％。
上述方案中，所述非网格布贴片上涂覆有电容层涂层，所述电容层涂层的组分及各组分的配比为：铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为30-40％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为15-25％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为15-25％、粘结剂的质量百分比为1-5％；或者，
铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为35％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20％，粘结剂的质量百分比为1％。
上述方案中，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在2000m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
上述方案中，所述粘结剂包括PTFE、PVDF、PAANA、CMC、SBR、LA132、LA133及氯丁橡胶中的一种或多种。
本发明实施例提供了一种铅炭电池，所述铅炭电池包括上述的负极板。
本发明实施例提供了一种铅炭电池中负极板的制备方法，所述方法包括：
将板栅两面分别喷涂高导性浆料，涂布量为铅膏质量的0.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，之后，在45-55℃下进行干燥；
将涂有高导性浆料的板栅涂布以铅钛硅碳材料湿混制作的铅膏，涂填后经淋酸固化为半潮湿状态的板栅；
将非网格布贴片上涂布电容层涂层，涂布量为铅膏质量的1.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，在50℃下干燥2.5小时，制得非网格布贴片；
将非网格布贴片按压在涂填铅膏的半潮湿状态的板栅上进行固化干燥，制得铅碳电池负极板。
与现有技术相比，本发明实施例至少具备以下优点：
本发明实施例所提供的铅炭电池负极板包括板栅、铅膏及非网格布贴片；其中，所述铅膏涂覆于所述板栅和非网格布贴片之间，使板栅和非网格布贴片相粘合并形成由板栅、铅膏及非网格布贴片组成的三层结构。本发明实施例所提供的铅炭电池的负极板采用独创的“三明治”多层式结构，铅膏和板栅、铅膏和铅膏、铅膏和非网格布贴片之间结合牢固，显著降低或完全杜绝在充放电循环过程中由于活性物质的脱落而使得非网格布贴片从板栅上剥落的风险，从而提高电池在不饱和充电状态和频繁充放使用的稳定性，有效缓冲瞬间大电流，抑制负极表面的硫酸盐化，显著提高电池的充电接受能力，大幅提高电池在HR-PSOC状态下循环性能及快速充电和放电特性，特别适用于在PSOC下快速充放电的太阳能、风能以及发电储能产业，也适用于频繁快速充放电的智能电网发电储能产业。
附图说明
图1为本申请的铅炭电池负极板的剖面示意图；
图2为本申请的铅炭电池负极板的制备方法流程图；
图3为本申请的负极电化学反应过程线性电位扫描曲线对比图；
图4为本申请的电池深循环(70％DOD)寿命测试对比图；
图5为本申请的电池HR-PSOC状态循环过程容量维持率对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
本发明实施例一提供了一种铅炭电池的负极板，图1为所述负极板的剖面图，如图1所示，所述负极板包括板栅11、铅膏12及非网格布贴片13；其中，
所述铅膏12涂覆于所述板栅11和非网格布贴片13之间，使板栅11和非网格布贴片13相粘合并形成由板栅11、铅膏12及非网格布贴片13组成的三层结构。
具体的，根据上述方案，本发明实施例所提供的铅炭电池的负极板采用独创的“三明治”多层式结构，如图1所示，从上至下总共分三层，第一层为板栅11，第二层为容量性很大含有铅钛硅碳材料的铅膏12，其除具有一定的电传导性，还具有一定的电容性，防止极板活性物质内部在中小电流不饱和充放电情况下因硫酸盐化而失效；第三层为电容性较大的铅钛硅碳材料所制得的非网格布贴片13，当大电流瞬间放电时，其能够起到缓冲作用。此三明治多层式负极板，通过三层结构的相互结合及相互间的协同作用，使其适用于不同倍率的充放电和不饱和充放电循环应用模式。铅膏和板栅、铅膏和铅膏、铅膏和非网格布贴片之间结合牢固，显著降低或完全杜绝在充放电循环过程中由于活性物质的脱落而使得非网格布贴片从板栅上剥落的风险，从而提高电池在不饱和充电状态和频繁充放使用的稳定性，有效缓冲瞬间大电流，抑制负极表面的硫酸盐化，显著提高电池的充电接受能力，大幅提高电池在HR-PSOC状态下循环性能及快速充电和放电特性，特别适用于在HR-PSOC状态下快速充放电的太阳能、风能以及发电储能产业，也适用于频繁快速充放电的智能电网发电储能产业。
具体的，所述板栅11两面喷涂有高导性浆料，所述高导性浆料的组分及各组分的配比为：99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为5-10％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为5-10％；或者，
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为10-20％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25-35％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为22-28％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为30％。
上述方案中，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
所述高导性浆料为导电性较高的铅钛硅碳材料，其涂层涂覆于所述板栅11的外表面上能够增大板栅与铅膏12之间的粘合力，降低板栅11与铅膏12之间的电阻，防止因电流过大而使板栅11伸长、变形和腐蚀，便于极板能够传导，提高充放电接受能力。
具体的，所述铅膏12的组分及各组分配比为：铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，沉淀型硫酸钡0.2-2份，木素0.05-0.6份，聚酯纤维为0.04-1.5份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20-30％；或者，
铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，硫酸钡为0.2-2份，木素为0.05-0.2份，聚酯纤维为0.04-0.8份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为25％。
具体的，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述铅钛硅混合物的VGCF为20-30％，所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
具体的，所述非网格布贴片13上涂覆有电容层涂层，所述电容层涂层的组分及各组分的配比为：铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为35％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20％，粘结剂的质量百分比为1％；或者，
铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为30-40％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为15-25％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为15-25％、粘结剂的质量百分比为1-5％。
具体的，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
上面所说的粘结剂可以为PTFE(聚四氟乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、PAANA(聚丙烯酸钠)、CMC(羧甲基纤维素钠)、SBR(丁苯橡胶)、LA132、LA133、氯丁橡胶中的一种或两种以上。优选地，所述粘结剂为PTFE、SBR(丁苯橡胶)及LA132。
实施例二
本发明实施例二提供了一种铅炭电池，具体的，所述铅炭电池包括：实施例一所述的负极板。
实施例三
本发明实施例三提供了一种铅炭电池的负极板的制备方法，参照图2，包括以下步骤：
步骤201、将板栅两面分别喷涂高导性浆料，涂布量为铅膏质量的0.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，之后，在45-55℃下进行干燥；
该高导性浆料中各组分及各组分的配比可以为：99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为5-10％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为5-10％；或者，
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为10-20％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25-35％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为22-28％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为30％。
具体的，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
步骤202、将涂有高导性浆料的板栅涂布以铅钛硅碳材料湿混制作的铅膏，涂填后经淋酸固化为半潮湿状态(含2-3％水分)的板栅；
具体的，所述铅膏的组分及各组分的配比为：
铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，沉淀型硫酸钡0.2-2份，木素0.05-0.6份，聚酯纤维为0.04-1.5份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20-30％；或者，
铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，硫酸钡为0.2-2份，木素为0.05-0.2份，聚酯纤维为0.04-0.8份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为25％。
具体的，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
步骤203、将非网格布贴片上涂布电容层涂层，涂布量为铅膏质量的1.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，在50℃下干燥2.5小时，制得非网格布贴片；
该铅钛硅碳复合材料电容层涂层配方如下：铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为30-40％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为15-25％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为15-25％、粘结剂的质量百分比为1-5％；或者，
铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为35％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为25％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20％，粘结剂的质量百分比为1％。
具体的，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在1800-2400m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
优选地，所述活性炭的比表面积在2000m2/g。
步骤204、将非网格布贴片按压在涂填铅膏的半潮湿状态的板栅上进行固化干燥，制得铅碳电池负极板。
下面通过具体实例对本发明所制成的铅炭电池的性能进行测试。
首先，根据本发明实施例三所提供的制备方法制备出尺寸为151mm×156mm×1.8mm的的铅炭电池负极板(以下简称负极板1)，并根据现有技术中普通铅酸电池负极板的制备方法制备出相同尺寸的普通负极板(以下简称负极板2)。
具体的，普通铅酸电池负极板的制备方法为：将尺寸151mm×156mm×1.8mm的负极板栅，涂布普通铅酸电池的铅膏，铅膏组分为铅粉93-98％，硫酸钡为0.4-0.8％，木素为0.5-2％，聚酯纤维为0.4-0.8％，腐殖酸为0.2-0.6％，淋酸，固化干燥。由此，即可制成普通铅酸电池负极板。
具体实施方式一和二的负极极板尺寸151mm×156mm×1.8mm，运用传统铅酸电池正极极板的尺寸为151mm×156mm×3.3mm，
为对比考核两种负极板性能，分别取6片相同的正极板与7片负极板1，并在正负极板间交替插入AGM(吸附式玻璃纤维棉)隔板形成集群，将集群插入电池壳中，以密度为1.26g/ml的硫酸水溶液为电解质以理论容量的5-6倍进行内化成，并进行容量测试，从而制造出2V100Ah的铅碳电池；以同样的方式，将7片负极板1替换为7片负极板2制成2V100Ah的普通铅酸电池。针对这两种电池，进行以下测试：
(1)析氢电位测试:将负极板1和负极板2置于比重1.28g/ml硫酸水溶液中，在电化工作站CHI660D上进行线性电位扫描测试，负极电化学反应过程线性电位扫描曲线对比图参见图3，其中，位于上方的曲线为负极板1的线性电位扫描曲线，下方的曲线为负极板2的线性电位扫描曲线；
(2)电池深循环(70％放电深度，DOD)循环寿命测试，电池深循环(70％DOD)寿命测试对比图见图4，其中，位于上方的曲线为本发明铅炭电池的深循环寿命曲线，下方的曲线为普通铅酸电池的深循环寿命曲线；
(3)电池不饱和状态(PSOC)循环寿命测试，电池不饱和状态(PSOC)循环过程容量维持率对比图见图5，其中，位于上方的曲线为本发明铅炭电池PSOC循环过程容量维持率曲线，下方的曲线为普通铅酸电池的PSOC循环过程容量维持率曲线。
从图3所示的线性电位扫描曲线可知，负极板1的析氢电位明显高于负极板2；充放电接受能力比普通铅酸电池提高50％，充电时间是普通铅酸电池的1/8；
从图4可知，在70％DOD测试中，普通铅酸电池循环次数为1200次，而本发明所提供的铅炭电池循环次数在3000次以上；
从图5所示的PSOC循环测试(30～80％SOC)结果可以看出，本发明铅炭电池在次工作状态下具有良好的早期容量、充放电接受能力强、能快充快放且充放电效率高，特别能适合于高度频繁充放电的深循环，满足智能电网工作需求。而普通铅酸电池在上述性能的表现上则明显薄弱很多。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种铅炭电池的负极板，其特征在于，所述负极板包括板栅、铅膏及非网格布贴片；其中，
所述铅膏涂覆于所述板栅和非网格布贴片之间，使板栅和非网格布贴片相粘合并形成由板栅、铅膏及非网格布贴片组成的三层结构；
所述板栅两面喷涂有高导性浆料，所述非网格布贴片上涂覆有电容层涂层；
所述铅膏的组分包括铅粉、铅钛硅混合物、沉淀型硫酸钡、木素、聚酯纤维、腐殖酸和粘结剂，所述高导性浆料的组分包括铅钛硅混合物、粘结剂和离子水，所述电容层涂层的组分包括铅钛硅混合物和粘结剂，其中所述铅钛硅混合物的组分包括活性炭、炭黑、石墨和VGCF。
2.根据权利要求1所述的负极板，其特征在于，所述高导性浆料包含：
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为5-10％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为30-40％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为5-10％；或者，
99份的铅钛硅混合物、1份的粘结剂及500份的离子水；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为10-20％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为25-35％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为22-28％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为30％。
3.根据权利要求1所述的负极板，其特征在于，所述铅膏组分及各组分配比为：铅粉100份，铅钛硅混合物2-8份，沉淀型硫酸钡0.2-2份，木素0.05-0.6份，聚酯纤维为0.04-1.5份，腐殖酸为0.2-1份，粘结剂为0.05-0.15份；其中，所述铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，所述铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为20-30％。
4.根据权利要求1所述的负极板，其特征在于，所述电容层涂层的组分及各组分的配比为：铅钛硅混合物的活性炭的质量百分比为30-40％，铅钛硅混合物的炭黑的质量百分比为15-25％，铅钛硅混合物的石墨的质量百分比为20-30％，铅钛硅混合物的VGCF的质量百分比为15-25％，所述电容层涂层的粘结剂的质量百分比为1-5％。
5.根据权利要求2至4其中任一项所述的负极板，其特征在于，所述活性炭上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述活性炭上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述活性炭上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％，所述活性炭的比表面积在2000m2/g；
所述炭黑上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述炭黑上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述炭黑上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述石墨上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述石墨上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述石墨上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％；
所述VGCF上电沉积的铅化合物的负载率为40-50％，所述VGCF上电沉积的钛化合物的负载率为20-30％，所述VGCF上电沉积的硅化合物的负载率为10-20％。
6.根据权利要求2至4其中任一项所述的负极板，其特征在于，所述粘结剂包括PTFE、PVDF、PAANA、CMC、SBR、LA132、LA133及氯丁橡胶中的一种或多种。
7.一种铅炭电池，其特征在于，所述铅炭电池包括：权利要求1至6其中任一项所述的负极板。
8.一种铅炭电池中负极板的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将板栅两面分别喷涂高导性浆料，涂布量为铅膏质量的0.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，之后，在45-55℃下进行干燥；
将涂有高导性浆料的板栅涂布以铅钛硅碳材料湿混制作的铅膏，涂填后经淋酸固化为半潮湿状态的板栅；
将非网格布贴片上涂布电容层涂层，涂布量为铅膏质量的1.5％，涂层厚度为0.1-0.2mm，在50℃下干燥2.5小时，制得非网格布贴片；
将非网格布贴片按压在涂填铅膏的半潮湿状态的板栅上进行固化干燥，制得铅碳电池负极板；
所述铅膏的组分包括铅粉、铅钛硅混合物、沉淀型硫酸钡、木素、聚酯纤维、腐殖酸和粘结剂，所述高导性浆料的组分包括铅钛硅混合物、粘结剂和离子水，所述电容层涂层的组分包括铅钛硅混合物和粘结剂，其中所述铅钛硅混合物的组分包括活性炭、炭黑、石墨和VGCF。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Lead carbon battery, lead carbon battery negative plate and its preparation method Effective date of registration: 20221027 Granted publication date: 20200131 Pledgee: Suixi Jinmao financing Company limited by guarantee Pledgor: ANHUI LEOCH POWER SUPPLY Corp. Registration number: Y2022980019944 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231225 Granted publication date: 20200131 Pledgee: Suixi Jinmao financing Company limited by guarantee Pledgor: ANHUI LEOCH POWER SUPPLY Corp. Registration number: Y2022980019944 |