CN110299538A - 一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅及其制备方法。该基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，包括呈无纺布状，且其内部掺杂有铅钙合金，表面包覆有铅钙合金层的碳纤毡。本发明制备得到的板栅导电性好、电阻低，增加了电池高倍率放电性能，且具有耐高低温性和耐酸性，提高了电池的比能量、免维护性能。

Description

一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸电池技术领域，具体涉及一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅及其制备方法。
背景技术
铅酸电池是化学电源中的一种，是目前技术最为成熟的二次电池。从1859年发明至今仍然是世界上产量最大、用途最广的化学电源。铅酸电池具有性价比高、安全性好和技术成熟等优点；不仅被应用于汽车、拖拉机、柴油机、船舶的启动电源和照明；还被应用于低速车的动力源，包括电动自行车、三轮车和四轮车等。板栅作为铅酸蓄电池中最重要的非活性元件，其主要作用是支撑活性物质，传导电流并使电流分布均匀，板栅材料的选择对电池的性能和寿命有着极大的影响。
由于铅的强度较低，电池的电压及电池的温度，会使阳极板栅在使用过程种容易伸长变形，一但阳极板栅变形，阳极板栅上膏层脱落，导致铅酸电池寿命短；现有的铅酸电池采用在金属材料钛和铜表面涂覆铅或铅基合金作为阳极板栅材料，虽然有效抑制了阳极板栅变形，降低了极板重量，提高电池比能量，增加电池高倍率放电性能，但是钛极易被钝化生成氧化钛薄膜，使活性物质与极板无法直接接触；而铜基体容易溶解到电解液中等问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅及其制备方法，可有效解决现有板栅易变形的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，包括呈无纺布状，且其内部掺杂有铅钙合金，表面包覆有铅钙合金层的碳纤毡。
进一步地，碳纤毡内等间距设置有若干相互交错的栅条；所述栅条厚度为0.5～1.2mm。
进一步地，碳纤毡内沿横向方向设置有20～35根栅条，纵向方向设置有9～16根栅条。
进一步地，碳纤毡的厚度为1～50μm。
进一步地，碳纤毡端部焊接有材质为铅钙合金的极耳。
上述基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅的制备方法，包括以下步骤：
(1)将呈无纺布状的碳纤毡置于铅钙合金板之间，然后使部分的铅钙合金渗透至碳纤毡内，剩余的铅钙合金再包覆碳纤毡表面；
(2)对步骤(1)制备得到的产物进行表面粗糙处理，然后再将极耳固定至其端部，即可制备得到基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅。
进一步地，步骤(1)中铅钙合金板的数量为两块，厚度均为0.2～1mm。
进一步地，步骤(2)中极耳材质为铅钙合金。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用电阻滚压焊接的方式，使部分的铅钙合金渗透至碳纤毡内，并在碳纤毡上形成将其包覆的铅钙合金层，能大大的提高铅钙合金的强度，抑制了阳极板栅变形，提高铅酸电池的使用寿命。
2、由于碳纤维强度时钢的4～5倍，使得板栅的强度增加，伸长变形减小，增加了铅酸电池的使用寿命；同时，铅钙合金和碳纤维导电性好、电阻低，增加了电池高倍率放电性能；并且碳纤维具有优良的耐高低温性和耐酸性，提高了电池的比能量、免维护性能。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
其中，1、碳纤毡；2、铅钙合金层；3、极耳；4、栅条。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
如图1所示，该基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，包括碳纤毡1，该碳纤毡1内部渗透掺杂有铅钙合金，然后在其表面覆盖有铅钙合金层2。
如图1所示，该碳纤毡1内设置有若干相互交错，厚度为0.5～1.2mm且覆盖有铅钙合金层2的栅条4，优选沿碳纤毡1的纵向方向设置有14根等间距的栅条4，然后在其横向方向设置有24根栅条4。
如图1所示，还在碳纤毡1的端部通过焊接的方式固定有材质为铅钙合金的极耳3。
上述基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅的制备方法，包括以下步骤：
(1)取一张呈无纺布状，厚度为1～50μm的碳纤毡，该碳纤毡上交错设置有等间距，且数量为14×24的栅条，备用；
(2)取两张厚度均为0.2～1mm的铅钙合金板，然后将碳纤毡置于铅钙合金板之间，采用电阻滚压焊接的方式，使部分铅钙合金渗透至碳纤毡内，然后剩余的铅钙合金则包覆在碳纤毡外表，形成铅钙合金层；
(3)使用冲压设备，在铅钙合金层正对碳纤毡格栅孔处，以比其略小的尺寸对铅钙合金层进行冲压，然后再进行表面粗糙处理，最后再通过电阻焊接法将材质为铅钙合金的极耳焊接至碳纤毡的端部即可。
实施例2
1、在常温常压的条件下，对实施例1制备得到板栅和由纯铅材质制成的板栅(纯铅板栅)进行时长为两个月的完全充放电测试，测试结束后，本申请制备得到的板栅延伸长度仅为0.09～0.21mm，而纯铅板栅的延伸长度达到了1.68～2.03mm，表明本发明方法制备到的板栅强度高，具有优良的抗形变能力。
2、在常温常压的条件下，在实施例1制备得到板栅和由纯铅材质制成的板栅(纯铅板栅)表面涂抹涂膏层，然后再分别进行150次的完全充放电测试，测试结束后，本申请制备得到的板栅表面涂抹的涂膏无变化，而纯铅板栅表面的涂膏层呈“泥状”，并出现垮塌状况，表明本发明制备得到的板栅具有优良的耐高低温等性能。

Claims (8)

1.一种基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，其特征在于，包括呈无纺布状，且其内部掺杂有铅钙合金，表面包覆有铅钙合金层的碳纤毡。
2.根据权利要求1所述的基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，其特征在于，所述碳纤毡内等间距设置有若干相互交错的栅条；所述栅条厚度为0.5～1.2mm。
3.根据权利要求2所述的基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，其特征在于，所述碳纤毡内沿横向方向设置有20～35根栅条，纵向方向设置有9～16根栅条。
4.根据权利要求1所述的基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，其特征在于，所述碳纤毡的厚度为1～50μm。
5.根据权利要求1所述的基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅，其特征在于，所述碳纤毡端部焊接有材质为铅钙合金的极耳。
6.权利要求1～5任一项所述的基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将呈无纺布状的碳纤毡置于铅钙合金板之间，然后将铅钙合金板熔融，使铅钙合金在渗透至碳纤毡内，并在碳纤毡表面形成铅钙合金层；
(2)对步骤(1)制备得到的产物进行表面粗糙处理，然后再将极耳固定至其端部，即可制备得到基于碳纤毡的铅酸电池阳极板栅。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述铅钙合金板的数量为两块，厚度均为0.2～1mm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述极耳材质为铅钙合金。
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