CN108461831B - 一种新型蓄电池制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型蓄电池制造方法。本发明包括以下步骤：制备多孔碳材料制备原材料粉体，将多孔碳材料制备原材料粉体与制备正、负极活性物质的原材料混合、搅拌制备膏状物质，将膏状物质涂在石墨板栅上；将涂膏的石墨板栅进行碳化、活化造孔，冷却后即为正、负极极板；利用正极极板、玻璃纤维隔板、负极极板层叠装配多层极板，将层叠装配多层极板装配入电池盒中，并向电池盒中注电解液；电池盒装配电解液后搁置30分钟，对电池充、放电活化正、负极活性物质；电池化成后，调整电池内部电解液浓度，对电池注液孔密封。本发明既可解决传统生产工艺繁琐的问题，又可解决制造过程环境污染大的问题，还能提高电池使用寿命和高倍率充放电性能。

Description

一种新型蓄电池制造方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其是涉及一种新型蓄电池制造方法。
背景技术
目前世界各国大力发展“绿色交通”，零尾气排放、无污染、无噪音的电动车辆有着广阔发展前景。国内对纯电动交通工具需求，随着石油及环境危机的加剧而也不断加强，国家也将电动汽车列入863重大专项。电动车辆的核心是作为动力的电源，目前动力电源主要是化学电源，如锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池等，其中铅酸电池已被广泛使用。过去几十年铅酸电池依靠其低成本和成熟的工艺以及良好的安全性能占据了动力电池领域的大部分市场，如电动摩托车、电动自行车、应急电源、启动电源、储能电源、光伏电站等。但是铅酸电池也有致命的弱点：循环性能差、高倍率充放电性能差、制造过程环境污染问题。其循环寿命仅在300～500次左右，作为电动车电源使用寿命也就在2～3年。虽然，在电动车领域铅酸电池遭受了新型电源如具有优异循环性能的锂离子动力电池的很大冲击，但是，锂离子动力电池安全性低、成本较高，也是人们不能忽视的问题。因此，如何改进铅酸蓄电池的制造方法，现仍是科研工作者一直关注的方向。
传统的铅酸蓄电池制造工艺大致如下：
（1）板栅的浇铸
将金属铅熔化成铅液体，用铅液体浇铸制造成铅质板栅，铅质板栅作为正、负极极板活性物质承载基体，同时铅质板栅也承担电流集流体的作用。为改善铅质板栅的性能，板栅中掺入金属钙、锡、锑、铝等改善其性能。此制造过程会产生金属粉尘，造成环境污染问题。
（2）铅粉的制造
把金属铅块做成粉状的铅粉，制造方法有两种：一是球磨法，即把铅块转入滚筒内磨成铅粉；二是气相氧化法，即将铅熔化后用喷雾方法制成。铅粉实际上是外表层包有PbO细颗粒。此过程也会产生金属粉尘造成环境污染。
（3）合膏
合膏是将制备好的铅粉和去离子水、硫酸、各种添加剂混合在一起搅拌均匀制成膏状物质，便于下一步涂膏工艺的操作。
（4）涂膏
涂膏是把合膏后的铅膏涂填在板栅上，也称涂板。
（5）涂板的后处理
涂膏后的板栅，做成极板后不能立即装配电池，需要对极板进行淋酸、固化和干燥处理，目的是让铅膏中的氧化铅与板栅、氧化铅颗粒之间牢固地结合在一起。此过程需严格控制温度、湿度、时间等工艺参数，此过程对后期电池性能有决定的影响，工艺难度较大。
（6）电池的装配
电池的装配是把固化干燥后的极板组装在电池盒中，经一系列装配工艺过程做成电池。不同类型的铅酸蓄电池装配方式不同，不同的企业其装配工艺也有差异。目前常用的槽式化成工艺是在电池装配前，先把固化干燥后的极板放入盛有硫酸电解液的槽内进行化成，然后在把化成好的正、负极极板装配成电池，化成中会产生硫酸气体，对环境造成一定的污染。
（7）装配后的电池进行化成
装配好的电池注入硫酸电解液，再对电池进行充放电活化电池。此过程中，注液后需放置一定时间，方可充放电活化，充放电活化过程中需控制电池内部温度。同时，由于传统铅酸蓄电池难化成，需要较小的电流对电池充放电活化，因此，充放电活化时间较长。
此外，传统的铅酸蓄电池使用寿命短，造成铅酸电池使用寿命缩短的原因主要有以下几个方面：
（1）负极活性物质的不可逆硫酸盐化
铅酸蓄电池在长期的充放电状态下，其负极将不断地形成难于接受充电的大块PbSO4结晶，造成电池容量下降，减少电池使用寿命，此现象称为负极不可逆硫酸盐化。负极不可逆硫酸盐化是造成电池使用寿命下降的主要因素。解决或缓解负极不可逆硫酸盐化可提高电池使用寿命。
（2）正极活性物质脱落、软化
正极活性物质失效也会造成电池使用寿命下降。随着电池的使用，正极活性物质PbO2颗粒之间的结合变得松弛、软化，会从板栅上脱落下来，造成电池容量的下降。除此之外，正极极板栅在使用中长大变形也会引起二氧化铅PbO2的脱落，同样造成电池容量的下降。
（3）正极极板栅的腐蚀变形
正极极板栅的主要成分是金属铅，在电池的充电使用过程中会被氧化成硫酸铅和二氧化铅，二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，致使板栅线性长大变形，这种变形超过一定程度将使极板整体遭到破坏，同时造成活性物质与板栅接触不良而脱落，造成电池使用寿命下降。
（4）早期容量损失现象
为了提高电池性能，尤其是免维护铅酸蓄电池的生产，常使用铅钙合金板栅。由于铅钙合金板栅中没有金属锑，会造成电池循环寿命缩短，这种现象称为早期容量损失现象。主要原因是板栅没有锑金属，电池在充放电过程中，正极活性物质与板栅之间结合能力下降，二者之间接触内阻增大造成的。解决方法一，是在铅钙合金板栅中掺加少量的金属锑，这样会造成负极在充电过程中出现析气问题，造成电池性能的下降。解决方法二是对一些工艺参数控制，如正极极板的厚度、正极铅膏视密度、电解液硫酸注液量等，来解决或缓解早期容量损失现象，这就造成了工艺的复杂性。
（5）电池使用方法
传统铅酸电池内部是由多个独立单元电池串联而成。如整体电池电压为12V，内部有6个独立单元电池（电池电压2V）串联而成。这样多个整体电池经过串并联组合成电源供外部使用时，会造成一些独立单元电池出现过充过放问题，会损坏这些独立单元电池，从而造成整个组合电源失效。
以上是造成铅酸蓄电池使用寿命较短的主要原因。同时由于传统铅酸蓄电池设计和结构，它的高倍率充放电性能较差。作为电源使用时，充电时间较长，给人们使用造成一些不便。
因此，能够利用铅酸蓄电池电化学反应体系，对传统铅酸蓄电池制造工艺进行改进，提供一种既可以解决传统生产工艺繁琐的问题，又可解决制造过程环境污染大的问题，还能提高电池使用寿命和高倍率充放电性能的新型蓄电池制造方法是十分重要的。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种新型蓄电池制造方法。
本发明采用的技术方案为：
一种新型蓄电池制造方法，包括以下步骤：
1）制备多孔碳材料制备原材料粉体，所述多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20～300μm；
2）将多孔碳材料制备原材料粉体与制备正极活性物质的原材料混合、搅拌制备膏状物质，将膏状物质涂在石墨板栅上；将涂膏的石墨板栅进行碳化、活化造孔得多孔碳材料，冷却后即为正极极板；
3）将多孔碳材料制备原材料粉体与制备负极活性物质的原材料混合、搅拌制备膏状物质，将膏状物质涂在石墨板栅上；将涂膏的石墨板栅进行碳化、活化造孔得多孔碳材料，冷却后即为负极极板；
4）电池的装配：利用正极极板、玻璃纤维隔板、负极极板层叠装配多层极板，而后将层叠装配多层极板装配入电池盒中，并向电池盒中注电解液；
5）电池的化成：电池盒装配电解液后，搁置30分钟，即可对电池充、放电活化正、负极活性物质；电池化成后，调整电池内部电解液浓度，然后对电池注液孔密封。
优选地，步骤1）中，所述多孔碳材料制备原材料粉体的制备方法为：按重量份数计，将80～94份多孔碳碳源材料、3～9份石墨、3～11份低熔点沥青混合、打碎、磨细后得多孔碳材料制备原材料粉体。
优选地，步骤2）中，所述制备正极活性物质的原材料包括：铅源原材料、SnO2、Bi2O3、煤焦油、聚乙烯醇、去离子水；步骤2）中，所述膏状物质的制备方法具体为：按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、10～20份铅源原材料、0.03～0.2份SnO2及0.03～0.2份Bi2O3混合均匀后加入煤焦油、聚乙烯醇、去离子水搅拌得膏状物质。
优选地，步骤3）中，制备负极活性物质的原材料包括：铅源原材料、BaSO4、抑制析氢添加剂、煤焦油、聚乙烯醇、去离子水；步骤3）中，所述膏状物质的制备方法为：按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、将12～24份铅源原材料、0.05～0.3份BaSO4及0.03～0.2份抑制析氢添加剂混合均匀后加入煤焦油、聚乙烯醇、去离子水搅拌得膏状物质。
优选地，步骤1）中，所述多孔碳碳源材料包括木屑、椰壳、核桃壳、木炭、稻壳、碳纤维、无烟煤的任意三至五种。
优选地，步骤2）和步骤3）中，所述铅源原材料包括PbSO4、Pb(OH)2、PbCO3、PbO、Pb3O4中的一种或两种，且铅源原材料的颗粒粒度为20nm～1000nm。
优选地，步骤2）和步骤3）中，所述石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1一端的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞。
优选地，步骤3）中，所述抑制析氢添加剂包括Bi2O3、SnO2、In2O3的一种或者两种，且PbSO4、Pb(OH)2、PbCO3、PbO、Pb3O4、Bi2O3、SnO2、In2O3的颗粒粒度均为20nm～1000nm。
优选地，步骤2）和步骤3）中，所述碳化温度均为500K～1200K；所述活化造孔均是在碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体的条件下进行，且所述二氧化碳气体为碳化过程中产生的；所述多孔碳材料的孔隙率均为30～70%。
优选地，步骤4）中，所述电解液为硫酸水溶液，电解液浓度为1.0～1.28g/ml，向电池盒内注电解液时，采取抽真空注液。可加快电解液硫酸水溶液对多孔碳材料的浸润。
优选地，步骤4）中，所述层叠装配多层极板的具体装配步骤为：将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照正极极板、玻璃纤维隔板、负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳2均位于一侧，负极极板上的极耳2均位于另一侧；然后，将正极极板上的极耳2铅熔焊接在一起，将负极极板上的极耳2铅熔焊接在一起；然后对焊接一起的正极极板上的极耳2熔铅焊出正极极柱，将负极极板上的极耳2熔铅焊出负极极柱。
优选地，步骤5）中，所述电池的化成过程，包括以下步骤：
a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电2-5小时；
b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电14-16小时，截止电压2.3V；
c ）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；
d）搁置30分钟；
e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；
f）搁置30分钟；
g) 以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA；
h）搁置30分钟；
i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；
j） 以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
优选地，步骤5）中，所述电池的化成过程采取脉冲化成，具体为，对化成过程中的第a）、b）、c）步骤进行脉冲充电。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
1、本发明采用多孔碳材料为正极活性物质载体，正极活性物质均匀分散在多孔碳材料中，且经化成后形成的活性材料为纳米细颗粒，其作用有：①缓解了正极活性物质的脱落、软化，提高电池使用寿命；②正极活性物质采用纳米颗粒，有利于提高电池高倍率充放电性能；③正极活性物质颗粒分布在多孔碳材料中，多孔碳材料的微孔贮存大量硫酸电解液，利于H+、
Figure 899471DEST_PATH_IMAGE001
扩散到活性物质表面或扩散离开活性物质表面，利于活性物质充放电过程的电化学反应，提高电池高倍率充放电性能；
同时，本发明采用多孔碳材料为负极活性物质载体，负极活性物质均匀分散在多孔碳材料中，且经化成后形成的活性材料为纳米颗粒，其作用有：①负极活性物质采用纳米颗粒，有利于提高电池高倍率充放电性能；②负极活性物质颗粒分布在多孔碳材料中，多孔碳材料的微孔空隙贮存大量硫酸电解液，利于H+、
Figure 878929DEST_PATH_IMAGE001
扩散到活性物质表面或扩散离开活性物质表面，利于活性物质充放电过程的电化学反应，提高电池高倍率充放电性能；③解决了铅酸蓄电池使用寿命缩短问题，因负极活性物质为纳米颗粒，充放电过程中，负极活性物质电化学反应活性增大，铅与硫酸铅之间转化较容易，生成的硫酸铅为细颗粒，即缓解了负极活性物质的不可逆硫酸盐化，提高了电池使用寿命；
2、本发明相对传统铅酸蓄电池制造方法，本发明省略了铅粉制造工序，避免了铅粉制造过程的粉尘污染问题，减少了对环境的污染，实现了清洁生产的目的；而且，本发明中还简化了合膏工序、涂膏工序以及涂板的后处理工序，减少了关键工艺参数的控制，降低了生产难度；
3、本发明采用电池化成，与传统铅酸电池的槽式化成相比，本发明化成时间短，且化成过程中产生的酸液气体较少，有效减轻了环境污染问题。
附图说明
图1：本发明石墨板栅的结构示意图。
图中：1、板栅，2、极耳。
具体实施方式
实施例1
（1）多孔碳材料制备原材料粉体的制备
按重量份数计，将23份木屑、40份椰壳、30份核桃壳、3.5份石墨、3.5份低熔点沥青混合在一起，打碎、磨细后得多孔碳材料制备原材料粉体，其中，多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20～300μm。
（2）正极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、9份PbSO4、1.5份Pb3O4、0.05份SnO2、0.05份Bi2O3混合均匀，其中，PbSO4、Pb3O4、SnO2及Bi2O3的颗粒粒度均为20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料依次加入4份煤焦油、2份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为正极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为2mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（3）负极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、11份PbSO4、1.5份PbO、0.07份BaSO4、0.05份In2O3混合均匀，其中，PbSO4、PbO、BaSO4及In2O3的颗粒粒度为20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料加入4份煤焦油、2份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为负极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为2mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（4）电池装配
将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照一层正极极板、一层玻璃纤维隔板、一层负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳2均位于一侧，负极极板上的极耳2均位于另一侧，其中，正极极板为步骤（2）中制备的正极极板，玻璃纤维隔板为目前铅酸蓄电池生产企业使用的玻璃纤维隔板，负极极板为步骤（3）中制备的负极极板；然后，正极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起，负极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起；对焊接一起的正极极板上的极耳2，再熔铅焊出正极极柱，焊接一起的负极极板上的负极极耳2，再熔铅焊出负极极柱；将层叠装配多层极板装配入电池盒，盖上电池盒盖，电池盒盖上留有正、负极极柱出口；对电池盒和电池盒盖热封密封，对正、负极极柱进行注胶密封，胶采用环氧树脂；在电池盒盖上留有注电解液孔，电解液为硫酸水溶液，电解液浓度为1.0～1.28g/ml，向电池注液采取抽真空注液，可加快电解液硫酸水溶液对多孔碳材料的浸润。
（5）电池的化成
电池装配注电解液后，搁置30分钟即可对电池进行充放电活化正、负极活性物质，即为化成过程。化成过程的具体步骤如下：a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电4小时；b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电15小时，截止电压2.3V；c）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；d）搁置30分钟；e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；f）搁置30分钟；g)以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA；h）搁置30分钟；i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；j）以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
电池的化成过程，可采取脉冲化成，具体为对化成过程中的第a）、b）、c）步骤进行脉冲充电，以便加快电池的化成过程。
电池化成后，需对电池内部电解液浓度进行调整，使电池内部硫酸浓度在1.25～1.35g/ml之间，然后对电池注液孔密封处理。
电池后期组装使用的技术要求
本方法制造的单体电池电压为2.0V，单体电池在串联组装后进行使用时，放电和充电均需配电池均衡保护电路，单体电池充电电压保持在2.2V以下。放电电压最低可控制在1.7V。
实施例2
（1）多孔碳材料制备原材料粉体的制备
按重量份数计，将10份木炭、10份稻壳、31份椰壳、30份核桃壳、8.5份石墨、10.5份低熔点沥青混合在一起，打碎、磨细后制成多孔碳材料制备原材料粉体，多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20～300μm。
（2）正极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、18份的Pb(OH)2、1.5份PbO、0.18份SnO2、0.19份Bi2O3混合均匀，其中，Pb(OH)2、PbO、SnO2及Bi2O3的颗粒粒度均为20nm～1000 nm；然后，再将混合好的粉体材料依次加入2份煤焦油、4份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；然后，将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为正极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1一端上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为5mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（3）负极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、23.5份的Pb(OH)2、0.28份BaSO4、0.19份SnO2混合均匀，其中，Pb(OH)2、BaSO4及SnO2的颗粒粒度均为20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料加入3份煤焦油、3份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为负极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1一端上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为5mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（4）电池装配
将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照一层正极极板、一层玻璃纤维隔板、一层负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳2均位于一侧，负极极板上的极耳2均位于另一侧，其中，正极极板为步骤（2）中制备的正极极板，玻璃纤维隔板为目前铅酸蓄电池生产企业使用的璃纤维隔板，负极极板为步骤（3）中制备的负极极板；然后，正极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起，负极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起；对焊接在一起的正极极板上的极耳2，再熔铅焊出正极极柱，对焊接在一起的负极极板上的极耳2，再熔铅焊出负极极柱；将层叠装配多层极板装配入电池盒，盖上电池盒盖，电池盒盖上留有正、负极极柱出口；对电池盒和电池盒盖进行热封密封，对正、负极极柱进行注胶密封，胶可采用环氧树脂；在电池盒盖留有注电解液孔，电解液为硫酸水溶液，电解液浓度为1.0～1.28g/ml，向电池注液采取抽真空注液，可加快电解液硫酸水溶液对多孔碳材料的浸润。
（5）电池的化成
电池装配注电解液后，搁置30分钟即可对电池进行充放电活化正、负极活性物质，即为化成过程。化成过程的具体步骤如下：a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电2小时；b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电14小时，截止电压2.3V；c）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；d）搁置30分钟；e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；f）搁置30分钟；g)以0.5CA恒流恒压对电池正向充电， 截止电压2.2V，截止电流0.05CA；h）搁置30分钟；i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；j）以0.5CA恒流恒压对电池正向充电， 截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
电池的化成过程，可采取脉冲化成，具体为对化成过程中的第a）、b）、c）步骤进行脉冲充电，以便加快电池的化成过程。
电池化成后，需对电池内部电解液浓度进行调整，使电池内部硫酸浓度在1.25～1.35g/ml之间，然后，对电池注液孔密封处理。
电池后期组装使用的技术要求
本方法制造的单体电池电压为2.0V，单体电池在串联组装后进行使用时，放电和充电均需配电池均衡保护电路，单体电池充电电压保持在2.2V以下。放电电压最低可控制在1.7V以上。
实施例3
（1）多孔碳材料制备材料的准备
按重量份数计，将10份木屑、10份稻壳、30份椰壳、25份核桃壳、12份碳纤维材料、6份石墨、7份低熔点沥青混合在一起，打碎、磨细后得多孔碳材料制备原材料粉体，多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20—300μm。
（2）正极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、15份PbCO3、0.115份SnO2、0.115份Bi2O3混合均匀，其中，PbCO3、SnO2及Bi2O3的颗粒粒度均为20nm～1000 nm；然后，再将混合好的粉体材料加入3份煤焦油、3份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为正极极板。其中，石墨板栅包括由板栅1和设置在板栅1一端上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为3mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个板栅1总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（3）负极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、16份PbCO3、2份PbO、0.175份BaSO4、0.115份Bi2O3混合均匀，其中，PbCO3、PbO、BaSO4及Bi2O3的颗粒粒度均为20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料加入3份煤焦油、3份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为负极极板。其中，石墨板栅包括由板栅1和设置在板栅1一端上的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为3mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个板栅1总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（4）电池装配
将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照一层正极极板、一层玻璃纤维隔板、一层负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳2均位于一侧，负极极板上的极耳2均位于另一侧，其中，正极极板为步骤（2）中制备的正极极板，玻璃纤维隔板为目前铅酸蓄电池生产企业使用的玻璃纤维隔板，负极极板为步骤（3）中制备的负极极板；然后，正极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起，负极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起；焊接一起的正极极板上的极耳2，再熔铅焊出正极极柱，焊接一起的负极极板上的极耳2，再熔铅焊出负极极柱；将层叠装配多层极板装配入电池盒，盖上电池盒盖，电池盒盖上留有正、负极极柱出口；对电池盒和电池盒盖热封密封，对正、负极极柱进行注胶密封，胶可采用环氧树脂；在电池盒盖留有注电解液孔，电解液为硫酸水溶液，电解液浓度为1.0～1.28g/ml，向电池注液采取抽真空注液，可加快电解液硫酸水溶液对多孔碳材料的浸润。
（5）电池的化成
电池装配注电解液后，搁置30分钟即可对电池充放电活化正、负极活性物质，即为化成过程。化成过程的具体步骤如下：a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电3小时；b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电15小时，截止电压2.3V；c）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；d）搁置30分钟；e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；f）搁置30分钟；g)以0.5CA恒流电流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA；h）搁置30分钟；i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；j）以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
电池的化成过程，可采取脉冲化成，具体为对化成过程中的第a）、b）、c）步骤进行脉冲充电，以便加快电池的化成过程。
电池化成后，需对电池内部电解液浓度进行调整，使电池内部硫酸浓度在1.25～1.35g/ml之间，然后对电池注液孔密封处理。
电池后期组装使用的技术要求
本方法制造的单体电池电压为2.0V，单体电池在串联组装后进行使用时，放电和充电均需配电池均衡保护电路，单体电池充电电压保持在2.2V以下。放电电压最低可控制在1.7V以上。
实施例4
（1）多孔碳材料制备材料的准备
按重量份数计，将13份木屑、30份椰壳、20份核桃壳、20份无烟煤、7.5份石墨、9.5份低熔点沥青混合在一起，打碎、磨细后得多孔碳材料制备原材料粉体，多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20～300μm。
（2）正极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、17.5份PbO、0.16份SnO2、0.16份Bi2O3混合均匀，其中，PbO、SnO2及Bi2O3的颗粒粒度控制在20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料加入3.5份煤焦油、2.5份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为正极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1一端的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为4mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（3）负极极板的制备
按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、21份PbO、0.24份BaSO4、0.09份In2O3、0.08份SnO2混合均匀，其中，PbO、BaSO4、In2O3及SnO2的颗粒粒度均为20nm～1000nm；然后，再将混合好的粉体材料加入3份煤焦油、4份聚乙烯醇、一定量去离子水进行搅拌，做成膏状物质；将膏状物质涂敷在石墨板栅的空格内；将涂膏的石墨板栅放入碳化炉进行碳化，碳化温度500K～1200K，碳化后期通入水蒸气、二氧化碳气体进行活化造孔得多孔碳材料，多孔碳材料的孔隙率控制在30～70%。冷却后拿出，作为负极极板。其中，石墨板栅包括板栅1和设置在板栅1一端的极耳2，板栅1与极耳2均由石墨材料制成，板栅1的厚度为4mm，宽度和高度可根据不同大小型号的电池而定，极耳2的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳2上设有1～2个空洞，利于极耳与极耳之间用熔铅进行连接。其中，该制备过程使用的二氧化碳是碳化过程中产生的。
（4）电池装配
将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照一层正极极板、一层玻璃纤维隔板、一层负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳2均位于一侧，负极极板上的极耳2均位于另一侧，其中，正极极板为步骤（2）中制备的正极极板，玻璃纤维隔板为目前铅酸蓄电池生产企业使用的璃纤维隔板，负极极板为步骤（3）中制备的负极极板；然后，正极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起，负极极板上的极耳2进行铅熔并焊接在一起；焊接在一起的正极极板上的极耳2，再熔铅焊出正极极柱，焊接在一起的负极极板上的极耳2，再熔铅焊出负极极柱；将层叠装配多层极板装配入电池盒，盖上电池盒盖，电池盒盖上留有正、负极极柱出口；对电池盒和电池盒盖进行热封密封，对正、负极极柱进行注胶密封，胶可采用环氧树脂；在电池盒盖留有注电解液孔，电解液为硫酸水溶液，电解液浓度为1.0～1.28g/ml，向电池注液采取抽真空注液，可加快电解液硫酸水溶液对多孔碳材料的浸润。
（5）电池的化成
电池装配注电解液后，搁置30分钟即可对电池进行充放电活化正、负极活性物质，即为化成过程。化成过程的具体步骤如下：a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电5小时；b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电16小时，截止电压2.3V；c）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；d）搁置30分钟；e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；f）搁置30分钟；g)以0.5CA恒流恒压对电池正向充电， 截止电压2.2V，截止电流0.05CA；h）搁置30分钟；i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；j）以0.5CA恒流恒压对电池正向充电， 截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
电池的化成过程，可采取脉冲化成，具体为对化成过程中的第a）、b）、c）步骤进行脉冲充电，以便加快电池的化成过程。
电池化成后，需对电池内部电解液浓度进行调整，使电池内部硫酸浓度在1.25～1.35g/ml之间，然后对电池注液孔密封处理。
电池后期组装使用的技术要求
本方法制造的单体电池电压为2.0V，单体电池在串联组装后进行使用时，放电和充电均需配电池均衡保护电路，单体电池充电电压保持在2.2V以下。放电电压最低可控制在1.7V以上。

Claims (9)

1.一种新型蓄电池制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）：制备多孔碳材料制备原材料粉体，所述多孔碳材料制备原材料粉体的粉末颗粒粒度为20～300μm；
步骤2）：将多孔碳材料制备原材料粉体与制备正极活性物质的原材料混合、搅拌制备膏状物质，将膏状物质涂在石墨板栅上；将涂膏的石墨板栅进行碳化、活化造孔得多孔碳材料，冷却后即为正极极板，其中，步骤2）中所述正极活性物质采用纳米颗粒；
步骤3）：将多孔碳材料制备原材料粉体与制备负极活性物质的原材料混合、搅拌制备膏状物质，将膏状物质涂在石墨板栅上；将涂膏的石墨板栅进行碳化、活化造孔得多孔碳材料，冷却后即为负极极板，其中，步骤3）中所述负极活性物质采用纳米颗粒；
步骤4）：电池的装配：利用正极极板、玻璃纤维隔板、负极极板层叠装配多层极板，而后将层叠装配多层极板装配入电池盒中，并向电池盒中注电解液；
步骤5）：电池的化成：电池盒装配电解液后，搁置30分钟，即可对电池充、放电活化正、负极活性物质；电池化成后，调整电池内部电解液浓度，然后对电池注液孔密封；
其中，步骤5）中，所述电池的化成过程，包括以下步骤：
a）以恒流0.05CA对电池进行反向充电2-5小时；
b）以恒流0.1CA对电池进行正向充电14-16小时，截止电压2.3V；
c ）以恒压2.3V对电池进行正向充电，截止电流0.05CA；
d）搁置30分钟；
e）以恒流0.2CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；
f）搁置30分钟；
g) 以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA；
h）搁置30分钟；
i）以恒流0.5CA对电池进行放电，放电终止电压为1.7V；
j）以0.5CA恒流恒压对电池正向充电，截止电压2.2V，截止电流0.05CA，得充满电的电池。
2.根据权利要求1所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤1）中，所述多孔碳材料制备原材料粉体的制备方法为：按重量份数计，将80～94份多孔碳碳源材料、3～9份石墨、3～11份低熔点沥青混合、打碎、磨细后得多孔碳材料制备原材料粉体。
3.根据权利要求1所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤2）中，所述制备正极活性物质的原材料包括：铅源原材料、SnO2、Bi2O3、煤焦油、聚乙烯醇、去离子水；步骤2）中，所述膏状物质的制备方法具体为：按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、10～20份铅源原材料、0.03～0.2份SnO2及0.03～0.2份Bi2O3混合均匀后加入煤焦油、聚乙烯醇、去离子水搅拌得膏状物质。
4.根据权利要求1所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤3）中，制备负极活性物质的原材料包括：铅源原材料、BaSO4、抑制析氢添加剂、煤焦油、聚乙烯醇、去离子水；步骤3）中，所述膏状物质的制备方法为：按重量份数计，将100份多孔碳材料制备原材料粉体、将12～24份铅源原材料、0.05～0.3份BaSO4及0.03～0.2份抑制析氢添加剂混合均匀后加入煤焦油、聚乙烯醇、去离子水搅拌得膏状物质。
5.根据权利要求2所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤1）中，所述多孔碳碳源材料包括木屑、椰壳、核桃壳、木炭、稻壳、碳纤维、无烟煤的任意三至五种。
6.根据权利要求3或4所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤2）和步骤3）中，所述铅源原材料包括PbSO4、Pb(OH)2、PbCO3、PbO、Pb3O4中的一种或者两种，且铅源原材料的颗粒粒度为20nm～1000nm。
7.根据权利要求1所述的新型蓄电池制造方法：步骤2）和步骤3）中，所述石墨板栅包括板栅（1）和设置在板栅（1）一端的极耳（2），板栅（1）与极耳（2）均由石墨材料制成，极耳（2）的宽度占整个石墨板栅总宽度的30～45%，且极耳（2）上设有1～2个空洞。
8.根据权利要求4所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤3）中，所述抑制析氢添加剂包括Bi2O3、SnO2、In2O3的一种或者两种，且PbSO4、Pb(OH)2、PbCO3、PbO、Pb3O4、Bi2O3、SnO2、In2O3的颗粒粒度均为20nm～1000nm。
9.根据权利要求1所述的新型蓄电池制造方法，其特征在于：步骤4），所述层叠装配多层极板的具体装配步骤为：将制备的正、负极极板进行电池装配时，按照一层正极极板、一层玻璃纤维隔板、一层负极极板的顺序进行层叠装配多层极板，并使正极极板上的极耳（2）均位于一侧，负极极板上的极耳（2）均位于另一侧；然后，将正极极板上的极耳（2）铅熔焊接在一起，将负极极板上的极耳（2）铅熔焊接在一起；然后对焊接一起的正极极板上的极耳（2）熔铅焊出正极极柱，将负极极板上的极耳（2）熔铅焊出负极极柱。
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