CN109037691A - 一种电池新型正极材料添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池新型正极材料添加剂，包括主料和添加剂，所述其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：极板添加剂0.3wt％‑0.5wt％、铅粉76wt％‑78wt％、稀硫酸11.5wt％‑12.5wt％、水10.5wt％‑11.5wt％，所述极板添加剂包括短纤维、石墨烯和纳米硼纤维，所述添加剂包括聚四氟乙烯。本发明通过在相同结构的电池，向正极铅膏配方中添加新型的聚四氟乙烯，聚四氟乙烯乳液经高温后会出现纤维化形成一个网络可以均匀的包覆活性物质，使得电池活性物质凝聚作用增强，效果非常好，并使之形成容重较小，孔率较大而又不易松散脱落的不同寻常的网状结构，使整个电池正极板离子扩散阻力较小，放电性能较佳，并且在正极反复析氧状态下，抗氧化效果最好。

Description

一种电池新型正极材料添加剂
技术领域
本发明涉及电池正极材料添加剂领域，特别涉及一种电池新型正极材料添加剂。
背景技术
随着市场上电动车的电机功率的提高，对电池的大电流放电性能的要求也随之增高。为了应对市场需求以及在不改动电池外形尺寸的条件下，需要对正极铅膏配方进行创新。
因此，发明一种电池新型正极材料添加剂来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池新型正极材料添加剂，通过在相同结构的电池，向正极铅膏配方中添加新型的聚四氟乙烯，聚四氟乙烯乳液经高温后会出现纤维化形成一个网络可以均匀的包覆活性物质，使得电池活性物质凝聚作用增强，效果非常好，并使之形成容重较小，孔率较大而又不易松散脱落的不同寻常的网状结构，使整个电池正极板离子扩散阻力较小，放电性能较佳，并且在正极反复析氧状态下，抗氧化效果最好，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电池新型正极材料添加剂，包括主料和添加剂，所述其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：极板添加剂0.3wt％-0.5wt％、铅粉76wt％-78wt％、稀硫酸11.5wt％-12.5wt％、水10.5wt％-11.5wt％，所述极板添加剂包括短纤维、石墨烯和纳米硼纤维，所述添加剂包括聚四氟乙烯。
优选的，所述主料所占比例为72wt％-80wt％，所述添加剂所占比例为5wt％-20wt％。
优选的，所述短纤维、石墨烯和纳米硼纤维之间的比例为3:6:1。
本发明还提供了一种电池新型正极材料添加剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：准备铅粉，通过铅粉机将铅球或铅段氧化筛选制成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉，将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后备用，按照一定的比例将短纤维、石墨烯和纳米硼纤维混合配置成极板添加剂，准备稀硫酸和水，以作备用；
步骤二：准备添加剂，将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯固体含量为55wt％-65wt％，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液；
步骤三：准备板栅，将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅用重力铸造的方式铸造成符合要求的板栅；
步骤四：将配置好的极板添加剂直接加入和膏机内与铅粉进行干混，搅拌一定时间后，先加水，后加稀硫酸，搅拌均匀；
步骤五：铅膏制造，选择合适的聚四氟乙烯，将步骤二中得到的水分散液与步骤四中得到的混合液体混合搅拌得到铅膏；
步骤六：制备极板，将步骤五中制得的铅膏涂抹于步骤三中准备的板栅表面，放入固化干燥室内进行干燥固化，干燥固化温度为120℃，即得到极板半成品；
步骤七：将步骤六中制成的极板半成品放入加热炉内高温加热，第一步加热温度为250℃，加热1小时后，将温度升至345度再次加热1小时，然后再将温度升高至375度加热1小时，最后缓慢降温冷却，得到极板成品。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明的目的是在相同结构的电池，向正极铅膏配方中添加新型的聚四氟乙烯，聚四氟乙烯乳液经高温后会出现纤维化形成一个网络可以均匀的包覆活性物质，使得电池活性物质凝聚作用增强，效果非常好，并使之形成容重较小，孔率较大而又不易松散脱落的不同寻常的网状结构，使整个电池正极板离子扩散阻力较小，放电性能较佳，并且在正极反复析氧状态下，抗氧化效果最好；
2、通过将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液，使极板有突出的耐热、耐寒及耐摩性，还有优异的电绝缘性，且不受温度与频率的影响；
3、通过极板添加剂包括短纤维、石墨烯和纳米硼纤维，石墨烯导电性能和机械性能较好，短纤维增强活性物质的机械强度，防止脱落，从而提高循环性能，纳米硼纤维的添加能够增强正极板的强度，并且质轻，降低极板的重量，使用运输都比较方便。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，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。
实施例1：
本发明提供了一种电池新型正极材料添加剂，包括主料和添加剂，所述其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：极板添加剂0.3wt％-0.5wt％、铅粉76wt％-78wt％、稀硫酸11.5wt％-12.5wt％、水10.5wt％-11.5wt％，所述极板添加剂包括短纤维、石墨烯和纳米硼纤维，所述添加剂包括聚四氟乙烯，所述主料所占比例为72wt％-80wt％，所述添加剂所占比例为5wt％-20wt％，所述短纤维、石墨烯和纳米硼纤维之间的比例为3:6:1。
实施例2：
本发明还提供了一种电池新型正极材料添加剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：准备铅粉，通过铅粉机将铅球或铅段氧化筛选制成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉，将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后备用，按照一定的比例将短纤维、石墨烯和纳米硼纤维混合配置成极板添加剂，准备稀硫酸和水，以作备用；
步骤二：准备添加剂，将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯固体含量为55wt％，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液；
步骤三：准备板栅，将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅用重力铸造的方式铸造成符合要求的板栅；
步骤四：将配置好的极板添加剂直接加入和膏机内与铅粉进行干混，搅拌一定时间后，先加水，后加稀硫酸，搅拌均匀，且极板添加剂占主料的0.3wt％，铅粉占主料的76wt％，稀硫酸占主料的11.5wt％、水占主料的10.5wt％；
步骤五：铅膏制造，选择合适的聚四氟乙烯，将步骤二中得到的水分散液与步骤四中得到的混合液体混合搅拌得到铅膏，其中主料所占比例为72wt％，聚四氟乙烯所占比例为20wt％；
步骤六：制备极板，将步骤五中制得的铅膏涂抹于步骤三中准备的板栅表面，放入固化干燥室内进行干燥固化，干燥固化温度为120℃，即得到极板半成品；
步骤七：将步骤六中制成的极板半成品放入加热炉内高温加热，第一步加热温度为250℃，加热1小时后，将温度升至345度再次加热1小时，然后再将温度升高至375度加热1小时，最后缓慢降温冷却，得到极板成品。
本实施例中制备的正极板放电性能一般，另外本实施例中抽取了50个正极板进行检测，得到额定容量平均值为101C2，低温容量平均≥85％，容量保存率平均≥90％，循环使用寿命平均为420次。
实施例3：
本发明还提供了一种电池新型正极材料添加剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：准备铅粉，通过铅粉机将铅球或铅段氧化筛选制成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉，将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后备用，按照一定的比例将短纤维、石墨烯和纳米硼纤维混合配置成极板添加剂，准备稀硫酸和水，以作备用；
步骤二：准备添加剂，将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯固体含量为60wt％，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液；
步骤三：准备板栅，将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅用重力铸造的方式铸造成符合要求的板栅；
步骤四：将配置好的极板添加剂直接加入和膏机内与铅粉进行干混，搅拌一定时间后，先加水，后加稀硫酸，搅拌均匀，且极板添加剂占主料的0.4wt％，铅粉占主料的77wt％，稀硫酸占主料的12wt％、水占主料的11wt％；
步骤五：铅膏制造，选择合适的聚四氟乙烯，将步骤二中得到的水分散液与步骤四中得到的混合液体混合搅拌得到铅膏，其中主料所占比例为76wt％，聚四氟乙烯所占比例为12.5wt％；
步骤六：制备极板，将步骤五中制得的铅膏涂抹于步骤三中准备的板栅表面，放入固化干燥室内进行干燥固化，干燥固化温度为120℃，即得到极板半成品；
步骤七：将步骤六中制成的极板半成品放入加热炉内高温加热，第一步加热温度为250℃，加热1小时后，将温度升至345度再次加热1小时，然后再将温度升高至375度加热1小时，最后缓慢降温冷却，得到极板成品。
对比实施例2，本实施例中制备的正极板放电性能佳，另外本实施例中抽取了50个正极板进行检测，得到额定容量平均值为102C2，低温容量平均≥90％，容量保存率平均≥94％，循环使用寿命平均为430次。
实施例4：
本发明还提供了一种电池新型正极材料添加剂的制备方法，具体操作步骤如下：
步骤一：准备铅粉，通过铅粉机将铅球或铅段氧化筛选制成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉，将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后备用，按照一定的比例将短纤维、石墨烯和纳米硼纤维混合配置成极板添加剂，准备稀硫酸和水，以作备用；
步骤二：准备添加剂，将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯固体含量为65wt％，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液；
步骤三：准备板栅，将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅用重力铸造的方式铸造成符合要求的板栅；
步骤四：将配置好的极板添加剂直接加入和膏机内与铅粉进行干混，搅拌一定时间后，先加水，后加稀硫酸，搅拌均匀，且极板添加剂占主料的0.5wt％，铅粉占主料的78wt％，稀硫酸占主料的12.5wt％、水占主料的11.5wt％；
步骤五：铅膏制造，选择合适的聚四氟乙烯，将步骤二中得到的水分散液与步骤四中得到的混合液体混合搅拌得到铅膏，其中主料所占比例为80wt％，聚四氟乙烯所占比例为5wt％；
步骤六：制备极板，将步骤五中制得的铅膏涂抹于步骤三中准备的板栅表面，放入固化干燥室内进行干燥固化，干燥固化温度为120℃，即得到极板半成品；
步骤七：将步骤六中制成的极板半成品放入加热炉内高温加热，第一步加热温度为250℃，加热1小时后，将温度升至345度再次加热1小时，然后再将温度升高至375度加热1小时，最后缓慢降温冷却，得到极板成品。
对比实施例2-3，本实施例中制备的正极板放电性能一般，另外本实施例中抽取了50个正极板进行检测，得到额定容量平均值为100C2，低温容量平均≥82％，容量保存率平均≥88％，循环使用寿命平均为418次。
根据实施例2-4得出下表：
由上表可知，实施例3中主料和添加剂比例适中，制备的正极板放电性能佳，离子扩散阻力较小，且与现有电池相比各项目指标都有所提升，如下表：
项目产品主要性能名称 GB/T22199-2008 本项目设计指标
额定容量 ≥100％C2 102C2
低温容量 ≥70％ ≥90％
容量保存率 ≥85％ ≥94％
循环使用寿命 ≥350次 430次
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电池新型正极材料添加剂，包括主料和添加剂，其特征在于：所述其中所使用的主料包括以下重量份数的原料：极板添加剂0.3wt％-0.5wt％、铅粉76wt％-78wt％、稀硫酸11.5wt％-12.5wt％、水10.5wt％-11.5wt％，所述极板添加剂包括短纤维、石墨烯和纳米硼纤维，所述添加剂包括聚四氟乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种电池新型正极材料添加剂，其特征在于：所述主料所占比例为72wt％-80wt％，所述添加剂所占比例为5wt％-20wt％。
3.根据权利要求1所述的一种电池新型正极材料添加剂，其特征在于：所述短纤维、石墨烯和纳米硼纤维之间的比例为3:6:1。
4.一种电池新型正极材料添加剂的制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：
步骤一：准备铅粉，通过铅粉机将铅球或铅段氧化筛选制成符合蓄电池生产工艺要求的铅粉，将铅粉放入指定的容器或储粉仓，经过2-3天时效，化验合格后备用，按照一定的比例将短纤维、石墨烯和纳米硼纤维混合配置成极板添加剂，准备稀硫酸和水，以作备用；
步骤二：准备添加剂，将四氟乙烯聚合后的分散液浓缩呈聚四氟乙烯乳液，且聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯固体含量为55wt％-65wt％，然后在聚四氟乙烯乳液中添加非离子型表面活性剂，混合后制成稳定的水分散液；
步骤三：准备板栅，将铅锑合金、铅钙合金或其他合金铅用重力铸造的方式铸造成符合要求的板栅；
步骤四：将配置好的极板添加剂直接加入和膏机内与铅粉进行干混，搅拌一定时间后，先加水，后加稀硫酸，搅拌均匀；
步骤五：铅膏制造，选择合适的聚四氟乙烯，将步骤二中得到的水分散液与步骤四中得到的混合液体混合搅拌得到铅膏；
步骤六：制备极板，将步骤五中制得的铅膏涂抹于步骤三中准备的板栅表面，放入固化干燥室内进行干燥固化，干燥固化温度为120℃，即得到极板半成品；
步骤七：将步骤六中制成的极板半成品放入加热炉内高温加热，第一步加热温度为250℃，加热1小时后，将温度升至345度再次加热1小时，然后再将温度升高至375度加热1小时，最后缓慢降温冷却，得到极板成品。
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