CN107768679A - 一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法 - Google Patents

一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，包括集流导电基体和极板，所述集流导电基体为复合碳合金(碳合金+石墨烯)纤维布，复合碳合金网布板栅是复合碳合金电池的核心技术之一，网布的编织材料是复合碳合金丝，即同轴玻璃纤维镀复合合金丝，实现玻璃纤维镀合金是一种是单根纤维镀铅工艺，通过热浸镀使每一根纤维表面包覆合金层，单纤维镀铅玻璃纤维板栅采用织造工艺制备。本发明采用复合碳合金丝编制成的网状板栅轻巧而结实，以玻璃纤维为骨架，消除了极板增长，不需要使用锑、钙或其他合金来增加机械强度，降低了成本，同时减少充电析气以及正板的腐蚀失效。

Description

一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，具体为一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法。
背景技术
蓄电池是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备，是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池，它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等，化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池，放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生——把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能，将这类电池称为蓄电池也称二次电池，但现有蓄电池的电阻率较大、抗拉强度低、自身较重，为人们的使用带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，具备电阻率小、抗拉强度高以及质地轻的优点，解决了现有蓄电池的电阻率较大、抗拉强度低、自身较重，为人们的使用带来不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，包括集流导电基体和极板，所述集流导电基体为复合碳合金(碳合金+石墨烯)纤维布，复合碳合金网布板栅是复合碳合金电池的核心技术之一，网布的编织材料是复合碳合金丝，即同轴玻璃纤维镀复合合金丝，实现玻璃纤维镀合金是一种是单根纤维镀铅工艺，通过热浸镀使每一根纤维表面包覆合金层，单纤维镀铅玻璃纤维板栅采用织造工艺制备，与传统铸造板栅相比，复合碳合金丝晶粒细小、晶界清晰、电阻率小、抗拉强度大、质地轻，能降低充放电循环中因活性物质晶型变化而导致的板珊变形；极板采用准双极板，将正、负极镁铝钠复合合金膏分别涂填在一片铅布的两端，并在中间预留10mm左右隔离带不涂膏体，隔离带复合碳合金丝表面涂敷一层耐酸、耐氧化且带憎水功能材料的保护层，以减少自放电和提高复合碳合金网布耐腐蚀性能，这种双极板设计省略电池间的连接条和极耳，提供了短距离电流传导途径。
优选的，所述复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，其特征在于：所述极板采用水平组叠放置方式，减少了固体电解质(或工业盐)分层和活性物质脱落的现象，提高了寿命，将双极板的正负极交错叠片，上下相邻两片极板以隔板隔开，使极板电流和活性物质的利用率趋于平衡，从而提高了整个电池的可靠性和质量。
优选的，所述将装配好的极板装入电池壳中，然后将极板一侧突出的碳合金丝通过一定的焊接工艺连接到连接条和汇流排上作为电池的一极。
优选的，所述以玻璃纤维为轴，外包复合碳合金，通过一定工艺(比如热浸抽丝)，形成复合碳合金丝，并编织成合金网布，然后将复合合金膏涂在网布上，复合合金膏是通过特定工艺配比制作的合金膏：将电解粉、镁、铝、钠熔融铸粒，经金属粉机以球磨法制得复合合金粉，在和膏机中，按比例与有机酸、添加剂、去离子水混合搅拌，制得合金膏，涂膏后的极板为湿板，经固化干燥后，得到干板，干板与隔板交替相叠，称为极群，通过一定工艺，将正、负极的极耳分别焊接到汇流排与极柱相连，装入电池槽壳，并对槽与盖的接触处进行热封或者胶封以达到密封的目的，至此已成为半成品电池了，只需要充放电活化之后，检测开路电压以及外观等合格后，即可进行储存和出厂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、采用复合碳合金丝编制成的网状板栅轻巧而结实，以玻璃纤维为骨架，消除了极板增长，不需要使用锑、钙或其他合金来增加机械强度，降低了成本，同时减少充电析气以及正板的腐蚀失效。
2、与传统板栅相比，由于碳合金用量减少，结构上省去汇流排等，使得水平电池质量比能量增高，单位电池成本降低。
3、采用双极电极结构，省去了连接条和极耳，减少了电池内阻，因此水平电池充电接受能力强，可实现快速充电，且大电流放电能力强。
4、极板水平放置，避免活性物质脱落和固态电解质分层，促进氧复合。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，包括集流导电基体和极板，集流导电基体为复合碳合金(碳合金+石墨烯)纤维布，复合碳合金网布板栅是复合碳合金电池的核心技术之一，网布的编织材料是复合碳合金丝，即同轴玻璃纤维镀复合合金丝，实现玻璃纤维镀合金是一种是单根纤维镀铅工艺，通过热浸镀使每一根纤维表面包覆合金层，单纤维镀铅玻璃纤维板栅采用织造工艺制备，与传统铸造板栅相比，复合碳合金丝晶粒细小、晶界清晰、电阻率小、抗拉强度大、质地轻，能降低充放电循环中因活性物质晶型变化而导致的板珊变形；采用复合碳合金丝编制成的网状板栅轻巧而结实，以玻璃纤维为骨架，消除了极板增长，不需要使用锑、钙或其他合金来增加机械强度，降低了成本，同时减少充电析气以及正板的腐蚀失效，与传统板栅相比，由于碳合金用量减少，结构上省去汇流排等，使得水平电池质量比能量增高，单位电池成本降低，极板采用准双极板，将正、负极镁铝钠复合合金膏分别涂填在一片铅布的两端，并在中间预留10mm左右隔离带不涂膏体，隔离带复合碳合金丝表面涂敷一层耐酸、耐氧化且带憎水功能材料的保护层，以减少自放电和提高复合碳合金网布耐腐蚀性能，这种双极板设计省略电池间的连接条和极耳，提供了短距离电流传导途径，采用双极电极结构，省去了连接条和极耳，减少了电池内阻，因此水平电池充电接受能力强，可实现快速充电，且大电流放电能力强，极板水平放置，避免活性物质脱落和固态电解质分层，促进氧复合，复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，其特征在于：极板采用水平组叠放置方式，减少了固体电解质(或工业盐)分层和活性物质脱落的现象，提高了寿命，将双极板的正负极交错叠片，上下相邻两片极板以隔板隔开，使极板电流和活性物质的利用率趋于平衡，从而提高了整个电池的可靠性和质量将装配好的极板装入电池壳中，然后将极板一侧突出的碳合金丝通过一定的焊接工艺连接到连接条和汇流排上作为电池的一极，以玻璃纤维为轴，外包复合碳合金，通过一定工艺(比如热浸抽丝)，形成复合碳合金丝，并编织成合金网布，然后将复合合金膏涂在网布上，复合合金膏是通过特定工艺配比制作的合金膏：将电解粉、镁、铝、钠熔融铸粒，经金属粉机以球磨法制得复合合金粉，在和膏机中，按比例与有机酸、添加剂、去离子水混合搅拌，制得合金膏，涂膏后的极板为湿板，经固化干燥后，得到干板，干板与隔板交替相叠，称为极群，通过一定工艺，将正、负极的极耳分别焊接到汇流排与极柱相连，装入电池槽壳，并对槽与盖的接触处进行热封或者胶封以达到密封的目的，至此已成为半成品电池了，只需要充放电活化之后，检测开路电压以及外观等合格后，即可进行储存和出厂。
工作原理：当对电池进行充电时，电池镁铝纳合金膏体大量吸附电子离子，在电池内利用调整正负极板中的复合合金比例，在正负极板中形成负载压力，使电离子经过膏体中包含的酸钠电解质运动到负极，而作为负极的复合碳碳合金呈网状层结构，网状层结构能使它有很多微孔，并在石墨烯的作用下，使负极离子的储存面积扩展到一个巨大的空间，到达负极的电子就嵌入到碳层的微孔中，在石墨烯分子的作用下嵌入的电子越多，充电容量越高，同样道理，当对电池进行放电时，嵌在负极复合碳碳合金网布极板的电子脱出，又运动回到由池镁铝纳合金膏体作为承载体的正极中，回到正极的电子越多，放电容量越高，我们通常所说的电池容量指的就是放电容量，不难看出，在碳合金水平电池的充放电过程中，电子处于从正极→负极→正极的运动状态。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，包括集流导电基体和极板，其特征在于：所述集流导电基体为复合碳合金(碳合金+石墨烯)纤维布，复合碳合金网布板栅是复合碳合金电池的核心技术之一，网布的编织材料是复合碳合金丝，即同轴玻璃纤维镀复合合金丝，实现玻璃纤维镀合金是一种是单根纤维镀铅工艺，通过热浸镀使每一根纤维表面包覆合金层，单纤维镀铅玻璃纤维板栅采用织造工艺制备，与传统铸造板栅相比，复合碳合金丝晶粒细小、晶界清晰、电阻率小、抗拉强度大、质地轻，能降低充放电循环中因活性物质晶型变化而导致的板珊变形；极板采用准双极板，将正、负极镁铝钠复合合金膏分别涂填在一片铅布的两端，并在中间预留10mm左右隔离带不涂膏体，隔离带复合碳合金丝表面涂敷一层耐酸、耐氧化且带憎水功能材料的保护层，以减少自放电和提高复合碳合金网布耐腐蚀性能，这种双极板设计省略电池间的连接条和极耳，提供了短距离电流传导途径。
2.根据权利要求1所述的一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，其特征在于：所述极板采用水平组叠放置方式，减少了固体电解质(或工业盐)分层和活性物质脱落的现象，提高了寿命，将双极板的正负极交错叠片，上下相邻两片极板以隔板隔开，使极板电流和活性物质的利用率趋于平衡，从而提高了整个电池的可靠性和质量。
3.根据权利要求1所述的一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，其特征在于：所述将装配好的极板装入电池壳中，然后将极板一侧突出的碳合金丝通过一定的焊接工艺连接到连接条和汇流排上作为电池的一极。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种复合碳合金蓄电池生产工艺及其制备方法，其特征在于：所述以玻璃纤维为轴，外包复合碳合金，通过一定工艺(比如热浸抽丝)，形成复合碳合金丝，并编织成合金网布，然后将复合合金膏涂在网布上，复合合金膏是通过特定工艺配比制作的合金膏：将电解粉、镁、铝、钠熔融铸粒，经金属粉机以球磨法制得复合合金粉，在和膏机中，按比例与有机酸、添加剂、去离子水混合搅拌，制得合金膏，涂膏后的极板为湿板，经固化干燥后，得到干板，干板与隔板交替相叠，称为极群，通过一定工艺，将正、负极的极耳分别焊接到汇流排与极柱相连，装入电池槽壳，并对槽与盖的接触处进行热封或者胶封以达到密封的目的，至此已成为半成品电池了，只需要充放电活化之后，检测开路电压以及外观等合格后，即可进行储存和出厂。
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