专利名称：铅蓄电池用阴极活性物质的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及铅蓄电池用阴极活性物质的组合物。
背景技术：
用于汽车等的铅蓄电池是可以充电和放电的二次电池。这是利用如下
原理使用硫酸(H2S04)水溶液作为电解液，作为极板活性物质在阳极 (+ )涂布二氧化铅(Pb02)、在阴极(-)涂布海绵状铅(Pb),若连接 外部电路，则电流流动，该阳极(+ )和阴极(-)的活性物质变成硫酸 铅(PbS04)(放电)，与此相对的是，若外部通入电流，则该硫酸铅再次 变成二氧化铅(+ )和海绵状铅(-)(充电)。其中，阳极和阴极是由产 生电的活性物质以及支持产生的电路和活性物质的^L形成的，铅蓄电池 的性能和容量取决于活性物质间的重量，g取决于铅蓄电池的大小。
以往的铅蓄电池的活性物质， 一般以铅粉(Pb )和硫酸水溶液为基础， 根据阳极和阴极的特性，配合其他的添加剂，混合后制成浆(paste)状。 如此制成的活性物质经过涂于基板的作业即涂布作业，根据阳极阴极的特 性而经由熟化工序和干燥工序，将几片准备好的阳极板和阴极板相互重 叠，在极板间设置非导电性隔离板以防止短路，构成阳,、阴机板、以
及隔离板而形成^L组。tti且根据蓄电池容量多个串联并收纳于电池槽
中。上述收纳的^L组为了具有电的性质而经历化成工序，此时的阳^L 的活性物质中，形成二氧化铅(Pb02)，在特性方面，结合有无数个氧化 的铅微粒，多孔性丰富且电解液逐渐自由地扩散、浸透于粒子间。并且， 阴极板的活性物质是海绵状铅，也是多孔性和反应性丰富且电解液自由地 扩散、浸透。
作为上述活性物质间的材料，除了铅以外，^吏用碳纤维、纤维素、膨 胀剂(expander)等。如推测上述构成要素的作用，则碳纤维发挥增大阴 极活性物质间的结合力的作用，纤维素发挥着维持活性物质内的水分和均 匀极性分布的作用。膨胀剂含有木质素(Lignin)衍生物、BaS04 (硫酸 钡)、炭黑(Carbon Black )，其中，木质素衍生物强力地^及附于铅(Pb)和硫酸鉛(PbS04)，起到增;U维持电极的表面积和多孔性的作用，BaS04 作为硫酸铅的生成核起作用，起到增大阴机板的容量的作用，炭黑起到除 去杂质以及使得阳极和阴极可用肉眼识别，并且使传导性增大的作用。
目前，作为阴极活性物质的添加剂，大多使用碳(石墨、碳纳米管、 乙炔黑(acetylene black ))、碳纤维(carbon fiber )、活性炭(activated carbon)等，主要是为了提高阴极极板的导电性和改善放电特性。为了不 对铅蓄电池的性能产生大的影响，正在对这些添加剂进行持续的研究。
发明内容
本发明人经过长期研究，结果发现活性碳的比表面积对于铅蓄电池的 容量影响大。根据上述研究结果，本发明的目的在于提供一种将比表面积 1700m2/g的活性炭添加到铅蓄电池的活性物质中而使化成过程容易、且容 量进一步提高了的铅蓄电池。
图1是应用了本发明的组合物的化成过程的曲线图。
图2是将应用了本发明的组合物以及比表面积1200mVg、 1500 m 2/g 的活性碳的情况进行比较后的5小时率容量的评价试验的结果图。
图3是将应用了本发明的组合物以及比表面积1200m2/g、 1500 m 2/g 的活性碳的情况进行比较后的保有容量的评价试验的结果图。
具体实施例方式
本发明的特征在于，向混合了铅(Pb)、硫酸水溶液、碳纤维、膨胀 剂、纤维素(cellulose flock)而形成的铅蓄电池用阴极活性物质的组合物 中，进一步添加相对于铅为0.1 1.0重量％的比表面积1700m2/g的活性炭。
作为本发明所含有的上述膨胀剂，有例如木质素衍生物、BaS04、炭 黑等，作为活性^将木材、褐煤、无烟煤以及椰皮等作为原料而制造的、 精细加工精良发达的无定形碳的集合体，在活化工程中良好地进行分子大
小程度的精细加工而使得具有大的内部表面积， 一般优选使用具有 lOOOmVg以上的比表面积的活性碳。
4对本发明而言，考虑到铅蓄电池容量的提高和经济性，最优选活性炭
的比表面积为1700m2/g，其理由是比表面积为1700m2/g的活性炭的多个 气孔可以使高率放电特性提高。
根据下面的实施例进一步详细地说明上述本发明。
实施例
为了进行本发明的试验，制造适用于80Ah级的铅蓄电池的私板。作 为上述松fcl所使用的阴极活性物质，将铅10kg、碳纤维9g、膨胀剂95g、 纤维素24g、与相对于铅分别为1重量％、 0.5重量％、 0.2重量％及0.1 重量％的比表面积1700m2/g的活性炭进行混合，之后进行5分钟干燥混合， 用三分钟分别投入、混合蒸馏水110g和硫酸610g，制造阴极活性物质。
将上述制造的阴极活性物质95g涂布于差水后，除去微量的水分，使 其自然干燥制造阴极私板，交错层压7片阳 1和6片以PE隔离板包围 的阴机敗而形成;feUl组。在形成的;feil组的阳极和阴极的空间(，/)部 分制造COS ( cast on strap )，收纳于电池槽中，由此制造未化成的单元电 池。向上述未化成的单元电池中注入750g比重1.230的石危酸后，实施以25A 进行4.5小时，以17.5A进行7.5小时化成的1步化成(formation )，制作 2V单元电池，其化成曲线和图1所示的图相同。化成工序是将电能转化成 化学能进行保存的过程，在本试验中如图1的曲线所示可知，添加0.1重 量％的活性炭则化成过程最容易有效地进行。
为了确认上述单元电池的性能，评价5小时率容量、M容量。5小 时率容量的评价是以13A放电，测定达到终止电压1.75V的容量[Ah，保 有容量的评价是以25A放电，测定达到终止电压1.75的容量持续时间sec。 5小时率容量的结果以图示于图2，保有容量的结果以图示于图3。
如5小时率容量(图2 )以及保有容量(图3 )的试验结果所示，通过 向铅蓄电池用阴极活性物质中添加比表面积1700m2/g的活性炭，可以得到 同时提高5小时率容量以及^T容量的结果。5小时率容量的情况显示除 了添加了 1重量％的活性炭的单元电池以外，所有的单元电池都提高了性 能。保有容量的情况是所有单元电池都显示优异的性能提高，特别是添加 了 0.1重量％的活性炭的单元电池，在3个循环(cycle)的M容量评价时，显示出18.1%的性能提高。并且，5小时率容量的没有任何性能提高 的添加了1重量％的活性炭的单元电池保有容量也提高了。若应用比表面积1200m2/g的活性炭，则显示5小时率容量性能反而降 低了，即使添加0.5重量％，其保有容量也仅平均提高2.8%。若应用0.5重量％的比表面积1500m2/g的活性炭，虽然可期待5小时 率容量比应用比表面积1700m2/g的活性炭时稍高的效果，但是添加0.5重 量％，保有容量仅平均提高了 11.5%,不及添加0.1重量％的比表面积 1700m2/g的活性炭时平均增加14.5%的效果。即，添加0.1重量％的活性炭可以期待最佳的容量提高的效果。
权利要求
1、一种铅蓄电池用阴极活性物质的组合物，将铅、硫酸水溶液、碳纤维、膨胀剂、纤维素混合而形成，其特征在于，所述混合物中还含有比表面积1700m2/g的活性炭。
2、 根据权利要求1所述的铅蓄电池用阴极活性物质的组合物，其特征 在于，所述活性碳的添加比例，相对于铅为0.1 1.0重量％。
全文摘要
本发明为一种铅蓄电池用阴极活性物质的组合物，在混合了铅(Pb)、硫酸水溶液、碳纤维(carbon fiber)、膨胀剂(expander)、纤维素(celluloseflock)的混合物中，还含有相对于铅为0.1～1重量％的比表面积1700m<sup>2</sup>/g的活性炭(activated carbon)，具有化成过程比以往容易，使铅蓄电池的容量提高的效果。
文档编号H01M4/36GK101320799SQ200810005299
公开日2008年12月10日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年6月4日
发明者李云奎 申请人:韩国轮胎株式会社