一种贴片式铅炭电池电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及铅炭电池技术。
【背景技术】
[0002]铅酸电池作为新能源电动车的动力来源，因其优良的充放电性能和长寿命受到越来越多的应用，目前，在铅酸电池极板中引入活性炭组分从而形成超级电容的特性，能极大的提高铅炭电池的性能。但是现有的活性炭直接加入到极板中性能提升不大，需要对其进行改性。而活性炭的改性往往伴随着活性炭粉末与液体改性原料混合搅拌，由于活性炭的轻质超微细的具有很大比表面积的粉末，在混合过程中，容易漂浮在原料液表面，且容易团聚，而且在投料时还会形成粉尘飞扬，给工作环境带来不良影响。
【发明内容】
[0003]发明目的:针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种贴片式铅炭电池电极，生产工艺过程简单、成本低，制成的铅炭电池具有优良充电性能和较高的析氢过电位。
[0004]技术方案:为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案:一种贴片式铅炭电池电极，通过贴覆方式在铅炭电池电极表面形成活性材料层。
[0005]作为优选，所述活性材料层由以下重量分数的组份组成:
铅粉1000份；
水70?150份；
硫酸70?150份；
改性活性炭30?80份；
粘结剂20?100份；
添加剂30?70份；
其中，所述改性活性炭为表面经过羟基键合改性而成。
[0006]作为优选，所述改性活性炭的改性方法如下:在强酸溶液中加入醇类和有机铋配合物得到的混合液中，然后将活性炭浸泡在混合液中，并在90?120°C的温度下反应2h以上，最后经过过滤干燥。
[0007]作为优选，所述醇类为甲醇、乙醇、丁炔二醇或丙三醇。
[0008]作为优选，所述强酸为硝酸、硫酸或盐酸。
[0009]作为优选，所述有机铋配合物是将无机铋源在乳酸、酒石酸或苹果酸的水溶液中进行反应得到铋的配合物。
[0010]作为优选，所述活性炭的比表面积为3000?4200m2/g，孔容量为1.452?1.720cm3/g,粒径 D50 为 15.3 ±0.2 μ m，导电率为 0.37 ?0.40 S/cm0
[0011]作为优选，所述极板为正极极板时，所述添加剂为红丹、短切碳纤维、石墨和腐殖酸的混合物；所述极板为负极时，所述添加剂为短切碳纤维、腐殖酸、栲胶和硫酸钡的混合物。
[0012]作为优选，所述粘结剂为丁苯橡胶、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯。
[0013]有益效果:与现有技术相比，本发明创新的利用贴片式铅膏层，生产成本低；且活性炭进行改性提高了活性炭的亲水性并负载了抑制析氢反应的有机铋，提高了铅炭电池活性铅膏的紧密性和充电性能，降低了铅膏的阻抗，避免充放电过程中活性炭的脱落，大大提高了铅炭电池的循环寿命。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0015]实施例1
改性活性炭的制备:首先在50g/L的乳酸水溶液中，加入15g/L的强亲和力的硝酸铋的无机铋盐，并与羧酸配体通过脱质子酸碱反应得到有机铋配合物的溶液。然后在浓度为35.5%的40KG硝酸中加入30KG的甲醇，以及15KG的有机铋的配合物并搅拌均匀得到改性溶液，控制温度在90?120°C下，投入改性溶液重量100KG的活性炭浸泡反应2h以上，然后进行真空过滤、干燥得到改性活性炭。经过检测，改性后的活性炭的比表面积为3852m2/g，孔容量为1.512cm3/g，粒径D50为15.3 μ m，导电率为0.37S/cm。而改性前的活性炭比表面积为 1400m2/g,孔容量为 0.7cm3/g，粒径 D50 为 15.2 μπι。
[0016]铅膏的制备:在1L纯水中加入1KG的14.2g/L的硫酸，然后投入5KG的聚甲基丙烯酸，形成稀释液，如果有不溶物，可以升温溶解，备用。然后将5KG的改性活性炭、2KG的短切碳纤维、1.0KG份腐殖酸、2.0KG份栲胶和1.5KG份硫酸钡与100KG的铅粉进行干混后，投入稀释液中并在和膏机中，并在80?90°C温度下进行和膏处理，得到铅膏。
[0017]将制成的铅膏经过双滚筒三级碾压，依次得到厚度为0.5?1.0mm、0.5?0.2mm、
0.1?0.2mm的炭布，并经过剪切，贴覆到普通极板或板栅的外表面，然后在高湿高温的条件下进行滚压成型，最后在60±5°C的温度下干燥24h以上。作为电池正极板，制备过程基本相同，区别的在于活性材料的添加剂不同。
[0018]实施例2
改性活性炭的制备:首先在50g/L的乳酸水溶液中，加入15g/L的强亲和力的硝酸铋的无机铋盐，并与羧酸配体通过脱质子酸碱反应得到有机铋配合物的溶液。然后在浓度为35.5%的40KG硝酸中加入30KG的甲醇，以及15KG的有机铋的配合物并搅拌均匀得到改性溶液，控制温度在90?120°C下，投入改性溶液重量100KG的活性炭浸泡反应2h以上，然后进行真空过滤、干燥得到改性活性炭。经过检测，改性后的活性炭的比表面积为3852m2/g，孔容量为1.512cm3/g，粒径D50为15.3 μ m，导电率为0.37S/cm。而改性前的活性炭比表面积为 1400m2/g,孔容量为 0.7cm3/g，粒径 D50 为 15.2 μπι。
[0019]铅膏的制备:在1L纯水中加入1KG的14.2g/L的硫酸，然后投入5KG的聚甲基丙烯酸(聚四氟乙烯作为粘结剂也可试用)，形成稀释液，如果有不溶物，可以升温溶解，备用。然后将5KG的改性活性炭、2KG的短切碳纤维、1.5KG份腐殖酸、1.5KG份栲胶和IKG份硫酸钡与100KG的铅粉进行干混后，投入稀释液中并在和膏机中，并在80?90°C温度下进行和膏处理，得到铅膏。
[0020]将制成的铅膏经过双滚筒三级碾压，依次得到厚度为0.5?1.0mm、0.5?0.2mm、
0.1?0.2mm的炭布，并经过剪切，贴覆到普通极板或板栅的外表面，然后在高湿高温的条件下进行滚压成型，最后在60±5°C的温度下干燥24h以上。
[0021]本发明的创新点有以下几个方面:(I)本发明创新的将含粘结剂的铅膏碾压成膜层并滚压在普通极板或板栅的表面，制备工艺简单成本低；同时利用亲水性的活性炭与铅膏组份紧密结合，提高了极板电池性能；(2)通过醇类和强酸例如硝酸对活性炭表面进行改性，在活性炭表面键合羟基大大提高了其亲水性，同时有机铋配合物能同时提供了羟基和羧基对活性炭表面进行键合改性，羟基和羧基都具有较强的亲水性且两者之间能形成桥链，进一步提高了活性炭于铅膏其他组份之间的亲和力，从而使得铅膏内部更紧密，与板栅的结合力更强，降低了活性炭充放电过程中的脱落，更降低了铅膏的阻抗，提高了电极的电化学性能和循环寿命；另外稀土铋金属本身能抑制析氢反应，提高了充电效率；(3)相对于现有技术中和膏温度一般小于75°C (防止水分过度消耗)，本发明能在80?90°C下进行和膏而能保持适度的水含量，促进活性炭于铅膏的羟基键合程度，使得铅膏更紧密；(4)改性活性炭具有高的比表面积和孔容量，具有更强电容器的作用和电化学渗透性能，最终提高了电池的充电性能；(5)活性炭作为导电物质，提高了电极活性物质的导电性。
【主权项】
1.一种贴片式铅炭电池电极，其特征在于:通过贴覆方式在铅炭电池电极表面形成活性材料层。2.根据权利要求1所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述活性材料层由以下重量分数的组份组成: 铅粉1000份； 水70?150份； 硫酸70?150份； 改性活性炭30?80份； 粘结剂20?100份； 添加剂30?70份； 其中，所述改性活性炭为表面经过羟基键合改性而成。3.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述改性活性炭的改性方法如下:在强酸溶液中加入醇类和有机铋配合物得到的混合液中，然后将活性炭浸泡在混合液中，并在90?120°C的温度下反应2h以上，最后经过过滤干燥。4.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述醇类为甲醇、乙醇、丁炔二醇或丙三醇。5.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述强酸为硝酸、硫酸或盐酸。6.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述有机铋配合物是将无机铋源在乳酸、酒石酸或苹果酸的水溶液中进行反应得到铋的配合物。7.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述活性炭的比表面积为3000 ?4200m2/g，孔容量为 1.452 ?1.720cm3/g,粒径 D50 为 15.3±0.2 μπι，导电率为0.37 ?0.40 S/cm。8.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述极板为正极极板时，所述添加剂为红丹、短切碳纤维、石墨和腐殖酸的混合物；所述极板为负极时，所述添加剂为短切碳纤维、腐殖酸、栲胶和硫酸钡的混合物。9.根据权利要求2所述贴片式铅炭电池电极，其特征在于:所述粘结剂为丁苯橡胶、聚甲基丙烯酸酯、聚四氟乙烯。
【专利摘要】本发明公开了一种贴片式铅炭电池电极，通过贴覆方式在铅炭电池电极表面形成活性材料层。本发明创新的利用贴片式铅膏层，生产成本低；且活性炭进行改性提高了活性炭的亲水性并负载了抑制析氢反应的有机铋，提高了铅炭电池活性铅膏的紧密性和充电性能，降低了铅膏的阻抗，避免充放电过程中活性炭的脱落，大大提高了铅炭电池的循环寿命。
【IPC分类】H01M4/57, H01M4/62, H01M4/16, H01M4/14
【公开号】CN105355912
【申请号】CN201510813479
【发明人】许文勇, 谭乃云, 袁朝勇, 严学庆, 王双印, 赵荣兴, 王发明, 黄桂宝
【申请人】江苏海德森能源有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月23日