专利名称：复合负极板密封铅酸电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合负极板密封铅酸电池。
背景技术：
如今在石油资源日渐紧张，大气污染日趋严重的情况下，人们越来越重 视以蓄电池为动力的能源的研究。电动助力车作为无污染、轻便快捷、使用 成本低的交通工具，正越来越多地被广大消费者所接受。铅酸电池以资源广 泛、价格低廉且安全性能好等特点，是目前市场上电动助力车主要使用的动 力电源。
但是，铅酸电池作为电动车的动力电源，存在体积比能量和重量比能量 低；比功率低，不能快速充放电重负荷使用，电池容易产生钝化和硫酸盐 化，使用寿命短等问题，不能满足使用要求。
铅酸蓄电池的比功率低，不能进行大电流快速充放电，在实际使用过程 中，如在起动、加速、上坡、顶风等需大电流放电时，输出电压下降很大， 需要3~5s才能达到最大值，影响使用和行车安全，并且这种强迫蓄电池瞬 间提供大电流放电的使用情况，对电池极板特别是负极板的冲击很大。铅酸 电池在重负荷使用时，容量往往受限于负极，当髙电流密度放电时，短时间 内负极上大量的铅离子转入电解液，此时来不及形成新的晶核，铅离子只有 产生没有消耗，溶液中过饱和度较大，较之低电流密度放电，容易形成数量 较多、尺寸较小的晶核，从而生成致密的硫酸铅层造成负极不同程度的稳定 钝化，虽然负极板上添加的膨胀剂有去钝化的作用，但是随着电池的循环， 这些膨胀剂随电池内部的氧循环过程而逐渐被氧化和降解，此时放电电流密 度越大，越易产生钝化，而使负性活性物质逐渐丧失放电能力，使用寿命縮 短。同时，由于电动车电源属于大电流深度充放电循环使用，作为动力电源 的铅酸电池在开始放电时，最先生成小颗粒硫酸铅晶体，随着放电的深入， 在形成新的小颗粒晶体的同时，原有的小晶体逐渐生长变大，由于硫酸铅在 稀溶液中的溶解度较大，它的生长速度比在浓溶液中大，硫酸铅的形成需要 消耗硫酸，电池中的硫酸浓度将随着放电的进行逐渐下降，放电后期，可直 接生成大颗粒硫酸铅晶体，因此，电池放电深度越深，产生的大颗粒硫酸铅 晶体越多。在充电时，因为大颗粒硫酸铅晶体较小颗粒硫酸铅晶体难还原，所以随着深度放电循环的进行，不能还原的大颗粒硫酸铅晶体在负极板上逐 渐积累，当这种大颗粒硫酸铅晶体积累到一定程度后，负极板容量将明显下 降，从而电池寿命终止。
超级电容器是近年来快速发展的新型储能器件，它具有大电流快速充放 电特性，比功率是普通蓄电池的几十倍甚至几千倍。并且，循环寿命长，充
放电次数可达iooooo次左右。但是，超级电容器作为电动车用电源存在致
命的弱点，比容量较低，尽管现在的技术水平将超级电容器的比能量提髙到
普通电容器的ioo倍以上，但是与蓄电池相比，比容量依然显著较低(约为 普通蓄电池的1/8~10)。
发明内容
本发明目的是提供一种复合负极板密封铅酸电池，它是基于超级电容 器界面电化学双电层的原理，在铅酸电池负极板上引入具有电化学双电层储 能的碳板，在电解液/电极材料两相界面上形成的电化学双电贮存能量，具 有超级电容的性能，使电池兼有电容储能的特点，具有髙比功率，可快速大 电流放电，并且由于电池中电化学双电层电容储能的的贡献，使本应与负载 电流相等的电池负极铅板上的电流降了下来，减少了铅极板表面的钝化现 象，同时相应地减少了电池的放电深度，延缓了负极板上形成大颗粒硫酸铅 晶体积累的进程，从而延长了电池的使用寿命。
本发明的技术方案是 一种复合负极板密封铅酸电池，包括正极板装置 和负极板装置，所述负极板装置包括平行设置的负极板和碳板，负极板与碳 板之间设有隔膜，负极板与碳板通过极耳串联连接。
上述技术方案中，所述碳板包括金属基板，金属基板上涂复有多孔碳材 料和石墨类材料的混合物以及它们的复合材料。
所述金属基板可以用铅、铜、铝箔(网)、泡沫金属、泡沬碳制成，并 且表面可镀铅。
所述多孔碳材料采用能形成界面双电层储能的碳材料，如活性碳粉末或 活性碳纤维或中孔碳或纳米碳管，其电化学电容大于100F/g。 本发明的优点是
1.本发明使电池兼有电容储能功率大的性能，在车辆起动、加速、上 坡时可快速大电流放电，提高了行车的安全性。2. 当负载瞬间需要大电流时，由于超级电容响应的时间快，首先由具 有超级电容性能的碳板提供大部分电流，电池负极板上的放电电流绶慢增 加，避免了负极板受到大电流的冲击，减少了钝化的产生。
3. 由于电容储能负担了本应由电池储能提供的负载电流的一部分，因 而铅负极板的放电深度降低，减缓了难还原性硫酸铅在极板上的积累进程， 进而可延长电池的使用寿命。
4. 当车辆刹车、减速、下坡、停车等负荷减载时，电池部分自动为电 容极片充电，并储存起来，可再次使用，这种补充过程是自动过程，由电池 极片和电容极片电压谁髙谁低来决是否补充，母线电压不会突变。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述
图1为本发明的极板结构示意图2为本发明的俯视图3为图2的A —A剖面图。
其中l正极板装置；2负极板装置；21负极板；22碳板；3隔膜；4 极耳。
具体实施例方式
实施例如图l、图2、图3所示， 一种复合负极板密封铅酸电池，包 括正极板装置1和负极板装置2，所述负极板装置2包括平行设置的负极板 21和碳板22,负极板21与碳板22之间设有隔膜3，负极板21与碳板22 通过极耳4串联连接；所述碳板22包括金属基板，金属基板上涂复有多孔 碳材料和石墨类材料的混合物以及它们的复合材料；所述金属基板可以用铅 或铜或铝箔(网)或泡沫金属或泡沫碳制成，并且表面可镀铅所述多孔碳 材料采用能形成界面双电层储能的碳材料，如活性碳粉末或活性碳纤维或中 孔碳或纳米碳管，其电化学电容大于100F/g。
实施中，碳板可以采用商业化的比表面积达1500m2/g的活性碳，经活 化处理后，与乙炔黑、分散剂，粘结剂等按一定比例混合制成碳裔，再用机 械的方法将其压制在表面镀铅的金属基板上制成。
本发明是基于超级电容器界面电化学双电层的原理，在铅酸电池负极板 上引入具有电化学双电层储能的碳板，在电解液/电极材料两相界面上形成的电化学双电贮存能量，具有超级电容的性能，使电池兼有电容储能的特点， 具有髙比功率，可快速大电流放电，并且由于电池中电化学双电层电容储能 的贡献，使本应与负载电流相等的电池铅负极板上的电流降了下来，减少了 铅极板表面的钝化现象，同时相应地减少了电池的放电深度，延缓了铅负极 板上形成大颗粒硫酸铅晶体积累的进程，从而延长了电池的使用寿命。
权利要求
1. 一种复合负极板密封铅酸电池，包括正极板装置(1)和负极板装置(2)，其特征在于所述负极板装置(2)包括平行设置的负极板(21)和碳板(22)，负极板(21)与碳板(22)之间设有隔膜(3)，负极板(21)与碳板(22)通过极耳(4)串联连接。
2. 根据权利要求1所述的复合负极板密封铅酸电池，其特征在于所 述碳板(22)包括金属基板，金属基板上涂复有多孔碳材料和石墨类材料的 混合物以及它们的复合材料。
3. 根据权利要求2所述的复合负极板密封铅酸电池，其特征在于所 述金属基板用铅或铜或铝材料制成，并且表面镀铅。
4. 根据权利要求2所述的复合负极板密封铅酸电池，其特征在于所 述多孔碳材料采用能形成界面双电层储能的碳材料，如活性碳粉末或活性碳 纤维或中孔碳或纳米碳管，其电化学电容大于100F/g。
全文摘要
本发明公开了一种复合负极板密封铅酸电池，包括正极板装置和负极板装置，所述负极板装置包括平行设置的负极板和碳板，负极板与碳板之间设有隔膜，负极板与碳板通过极耳串联连接；本发明是基于超级电容器界面电化学双电层的原理，在铅酸电池负极板上引入具有电化学双电层储能的碳板，在电解液/电极材料两相界面上形成的电化学双电贮存能量，具有超级电容的性能，使电池兼有电容储能的特点，具有高比功率，可快速大电流放电，同时相应地减少了电池的放电深度，延缓了铅负极板上形成大颗粒硫酸铅晶体积累的进程，从而延长了电池的使用寿命。
文档编号H01M2/28GK101414692SQ20081013633
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者娟 张, 颖 柳, 韩良军, 高建峰 申请人:苏州大学