一种铅锂杂交电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了一种铅锂杂交电池，按国际专利分类表（IPC)划分属于新能源、新材 料技术领域。 技术背景
[0002] 目前对铅酸电池的改进，从降低成本、提高性能，使用安全、有利环境保护等特殊 要求为焦点，进行了许多卓有成效的工作。因为铅酸电池的用途实在太广，从移动至固定， 从小型至大型，是任何其他电化学电源不可取代的一种非常成功的商品一铅酸电池，铅酸 电池本身具有的特点：高可靠性、相对锂电池成本较低、原料丰富、而且可以95%回收利用， 然而铅酸电池要用H2SO4作电液与铅电极材料这都污染环境，要求尽量减少使用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种铅锂杂交电池，以铅酸电池 负极PVPbSO4和锂离子电池正极混成杂交的无酸型可充式电池。电液使用硫酸锂的中性 溶液，具有极好的电化学特性。有望减少全球铅耗量50%，因而降低成本。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种铅锂杂交电池，其特征在于，包括正 极、负极、电解液，所述正极采用锂离子正极材料，所述负极包括铅和硫酸铅，所述电解液包 括硫酸锂、活性剂、溶剂。
[0005] 作为优选的，所述负极是用铅制造，内含PbS04。
[0006] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如提 供的附图获得其他的附图。
[0007] 本发明的有益效果：减少全球铅耗量50%，因而降低成本。这种电池提高了比能， 比铅酸电池高近3倍，寿命延长2-3倍，是目前铅酸电池一次颠覆性突破。这种电池同时也 是提高锂离子电池安全性的大胆尝试，采用金属负极铅代替安全性差的金属锂，对锂离子 电池负极合金化、金属化的一种推进。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明专利的结构示意图。
[0009]
【具体实施方式】 参阅图1，一种铅锂杂交电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液、槽、隔板，所述正极 采用锂离子正极材料，所述负极包括铅和硫酸铅，所述电解液包括硫酸锂、活性剂、溶剂，所 述正极：用尖晶石型锂离子电池材料；所述负极用铅制造，内含PbSO4，槽是盛放正负极板、 隔板、电解液，隔板是将正负极板隔开并吸附电解液，供正负极板反应。
[0010] 从铅锂杂交电，Pb/ PbS04ft化还原反应时，对应在-0. 6~-0. 36VLiM204氧化还原 反应时，对应在+0. 62~-0. 86V或0. 78~也对应着1^#04溶液中从LiM 204来的Li +的嵌层 /脱层反应。铅锂杂交电池的性能：电池充电电压：1. 8-5. 0V，库伦效率充/放电效率100%， 比铅酸电池85%高，充/放电可靠性高、循环寿命长，理论上达到100000次以上。PVPbSO4的还原低于析氢电位、LiM2O4还原电位低于析氧电位，原则上不析氢、不析氧，这是无酸型可 充式电池的特点，由于这种电池工作电压低，自放电很小，不可逆容量损失少，在110次循 环后，这种电池容量衰减还小于1%。因此容量保持性优良。根据Pb/ PbSO4容量50%计算 (88mAhg 1XLiM2O4 (100_150mAh)电池的能密为68whkg 1 -80whkg \比铅酸电池高的很多。 由于PbS04、LiM204两个电极都以固相形成出现，要比Zn (锌)Zn/Li M 204、Zn/Na XM02电池好 得多。Zn会溶解。所以Pb/ PbS04、LiM2O4是非常搭配合理的无酸型可充式电池（ARLBS)。
[0011] 铅锂杂交电池的工作原理如下：
所述LiM2O4中M是金属元素。
[0012] 实施例 制作低工作电压与高工作电压的铅锂离子杂交电池：原因是电池电解液成为关键问 题，使用Li2S04i解液在2. OV会分解析氢析氧和铅酸电池大致相同，若用离子液体电解液， 正极材料为LiMn2O4的电池单体电压可高达5V。
[0013] 以正极LiMn2O4、负极PbSO4S材料的实施例： 极板制造 制造正极：配方选定： 配方 I :70-90% LiM2O4 8-20% 乙炔黑 1. 5-4. 5%聚偏氟乙烯PVDF/粘结剂用N-甲基吡咯烷酮和成浆糊； 配方 2 :60-90% LiM2O4 8-20% 乙炔黑 0. 5-1. 5%C. M. C及7-10%聚四氟乙烯/PTFE粘结剂用乙醇和成浆糊，浆糊状物涂在铅 板上、镍板、铝板上，最好方案是涂填在铅板上，便于组装焊接实施方案确定铅板骨架、铅板 抛处理，增粗糙表面，有力活物质粘结，涂填充材料后，对极板进行辊压，力为lOmpa，压实活 物质、干燥120°C，2_24h，即成。
[0014] 制造负极板：铅板栅上，涂上PbSO4膏。
[0015] 配制电解液：称取54. 9克Li2SO4溶于1升水中，根据需要添加活性剂Na #04或其 他，水系电液高工作电压用。
[0016] 正极材料制法：自制方法之一 合成LiMn2O4:用MnSO 4及（NH 4) 2S20s以及（NH 4) 2S04三者按摩尔比1:1:4混合在 80-200°C制成前驱体一 δ -MnO2，再与LiOH · H2O在乙醇溶液中混合/和用超声搅拌2-8h， 然后发挥乙醇，干燥后放入烧结炉内进行转化，在烧结，粉碎，这是晶体结构层状LiMn2O4材 料。
[0017] 上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后 的方案均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种铅锂杂交电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液，所述正极采用锂离子正极 材料，所述负极包括PVPbso4，所述电解液包括硫酸锂、活性剂、溶剂。2. 如权利要求1所述的铅锂杂交电池，其特征在于，所述负极是用铅制造，内含PbSO4。
【专利摘要】一种铅锂杂交电池，其特征在于，包括正极、负极、电解液，所述正极采用锂离子正极材料，所述负极包括铅和硫酸铅，所述电解液包括硫酸锂、活性剂、溶剂，提出一种铅锂杂交电池，以铅酸电池负极Pb/PbSO4和锂离子电池正极混成杂交的无酸型可充式电池。电液使用硫酸锂的中性溶剂溶液，具有极好的电化学特性。有望减少全球铅耗量50%，因而降低成本。这种电池提高了比能，比铅酸电池高近3倍，寿命延长2-3倍，是目前铅酸电池一次颠覆性突破。这种电池同时也是提高锂离子电池安全性的大胆尝试，采用金属负极铅代替安全性差的金属锂，对锂离子电池负极合金化、金属化的一种推进。
【IPC分类】H01M10/22, H01M10/20
【公开号】CN105098261
【申请号】CN201510569100
【发明人】郑圣泉
【申请人】郑圣泉
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月9日