铅酸电池板栅材料及其制备方法、铅酸电池板栅和电池

本发明是属于铅酸电池领域，特别是关于一种铅酸电池板栅材料及其制备方法、铅酸电池板栅和电池。

背景技术：

1、在目前的电池市场中，铅酸电池拥有高性价比、高回收率、适用温度范围较广并且比锂电池更加安全可靠等优点，仍然是电池市场中份额最大、适用范围最广的二次电池，特别是在大型储能等领域。铅酸电池是我国产量最大的一种蓄电池，并且我国的铅酸电池产量排名世界第一。

2、目前商业铅酸电池的主要缺点是能量密度低且循环寿命短，主要原因之一就在于铅酸电池的电极板栅材料主要是纯铅或铅基合金，常用的铅基合金有铅锑(pb-sb)、铅钙(pb-ca)、铅锡(pb-sn)等合金；纯铅或者铅锡钙合金等，质量密度较大(>10g/cm3)，导致铅酸电池的整体质量较高，能量密度一般不超过50wh/kg。可见，开发新型轻质板栅是高能量密度铅酸电池发展的巨大挑战。

技术实现思路

1、本发明针对现有的铅酸电池铅基板栅密度大，导致电池整体能量密度偏低的技术问题，提供一种非铅基的铅酸电池铅基板栅及其制备方法。

2、本发明第一方面提供一种铅酸电池板栅材料的制备方法，所述制备方法包括：将mxene和/或mxene-max异质结材料的分散液分散于玻璃纤维编织物或非织物上，干燥后得到。

3、在一些实施例中，上述分散的方法选自于喷涂、提拉、刮涂、旋涂、涂覆、浸渍中的一种或多种；优选地，采用喷涂法分散。

4、在一些实施例中，上述mxene和/或mxene-max异质结材料的负载量≥1.2g/m2，更优选地，≥1.5g/m2，再优选地，介于1.5至5g/m2；再优选地，介于1.7至2g/m2。

5、在一些实施例中，每百克上述玻璃纤维编织物或非织物上，所述mxene和/或mxene-max异质结材料的负载质量≥1.2g；更优选地，≥1.5g，再优选地，介于1.5至5g；再优选地，介于1.7至2g。

6、在一些实施例中，上述分散液包括mxene和/或mxene-max异质结材料，和，溶剂；所述溶剂为水和/或醇类。

7、在一些实施例中，上述分散液的质量浓度介于0.1至80mg/ml；优选地，介于1～10mg/ml。

8、在一些实施例中，上述分散液包括有粘结剂；优选地，所述粘结剂选自丁苯橡胶(sbr)、羟甲基纤维素(cmc)、聚乙烯醇(pva)、聚四氟乙烯(pvdf)、水性聚氨酯(pu)中的一种或多种；

9、在一些实施例中，上述玻璃纤维编织物或非织物上具有网格空隙或孔洞。

10、在一些实施例中，上述铅酸电池板栅材料具有柔性。

11、本发明第二方面提供一种上述的制备方法得到的铅酸电池板栅材料。

12、本发明第三方面提供一种铅酸电池板栅材料，该铅酸电池板栅材料包括：玻璃纤维编织物或非织物；所述玻璃纤维编织物或非织物中的玻璃纤维外表面包覆有mxene和/或mxene-max异质结材料。

13、在一些实施例中，上述mxene和/或mxene-max异质结材料的负载量≥1.2g/m2，更优选地，≥1.5g/m2，再优选地，介于1.5至5g/m2；再优选地，介于1.7至2g/m2。

14、在一些实施例中，每百克上述玻璃纤维编织物或非织物上，所述mxene和/或mxene-max异质结材料的负载质量≥1.2g；更优选地，≥1.5g，再优选地，介于1.5至5g；再优选地，介于1.7至2g。

15、本发明第四方面提供一种铅酸电池板栅包括上述的铅酸电池板栅材料；和，极耳。

16、在一些实施例中，所述极耳的材质包括金属铅或铅合金。

17、在一些实施例中，上述极耳包括接触部和引出部，所述引出部与所述接触部电性连接，所述接触部包括一凹槽，所述铅酸电池板栅材料一端的全部或部分嵌入所述凹槽中。

18、在一些实施例中，上述接触部为片状或条状，所述铅酸电池板栅材料全部或部分与该接触部贴合接触。

19、在一些实施例中，上述铅酸电池板栅还包括有数个固定部，用于固定所述接触部和所述铅酸电池板栅材料。

20、在一些实施例中，上述固定部为固定钉，所述固定钉穿透所述接触部和所述铅酸电池板栅材料。

21、本发明第五方面提供一种上述的铅酸电池板栅的制备方法，步骤包括：将所述金属铅或金属铅合金通过冷压或热浇筑的方式与所述铅酸电池板栅材料的一端接触。

22、本发明第六方面提供一种铅酸电池电极，包括上述的铅酸电池板栅材料。

23、本发明第七方面提供一种铅酸电池，包括如权利要求上述的铅酸电池电极；或，上述的铅酸电池板栅材料。

24、本发明第八方面提供一种电动交通工具，包括上述的铅酸电池。该电动交通工具可以是电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动船等。

25、本发明第九方面提供一种储能系统，包括上述的铅酸电池。该储能系统可以是配合光伏、风能、生物质能发电的储能系统，或者用于电网平峰的储能系统，或者，路灯、通讯设备的备用电源等。

26、与现有技术相比，根据本发明提供了一种非铅基轻量化的铅酸电池铅基板栅材料，及以该铅酸电池铅基板栅材料制备的铅酸电池铅基板栅。该铅酸电池铅基板栅材料以玻璃纤维编织物或非织物为基体，其中的玻璃纤维表面包覆有二维mxene和/或含有mxene-max异质结材料。得到的铅酸电池铅基板栅材料表现优异的耐腐蚀性和电导性，可接近于纯铅板栅，同时质量与纯铅板栅相比大幅降低。能够有效提高铅酸电池的能量密度，同时，用于铅酸电池中还表现出更优异的循环稳定性。

技术特征：

1.一种铅酸电池板栅材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散的方法选自于喷涂、提拉、刮涂、旋涂、涂覆、浸渍中的一种或多种；优选地，采用喷涂法分散；

3.如权利要求1或2至中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述分散液包括mxene和/或mxene-max异质结材料，和，溶剂；所述溶剂为水和/或醇类；

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的制备方法得到的铅酸电池板栅材料。

5.一种铅酸电池板栅材料，其特征在于，所述铅酸电池板栅材料包括：玻璃纤维编织物或非织物；所述玻璃纤维编织物或非织物中的玻璃纤维外表面包覆有mxene和/或mxene-max异质结材料；

6.一种铅酸电池板栅，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的铅酸电池板栅材料；和，极耳；

7.如权利要求6所述的铅酸电池板栅，其特征在于，所述极耳包括接触部和引出部，所述引出部与所述接触部电性连接，所述接触部包括一凹槽，所述铅酸电池板栅材料一端的全部或部分嵌入所述凹槽中；

8.如权利要求7所述的铅酸电池板栅，其特征在于，所述铅酸电池板栅还包括有数个固定部，用于固定所述接触部和所述铅酸电池板栅材料；

9.一种如权利要求6至8中任一项所述的铅酸电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤包括：将所述金属铅或金属铅合金通过冷压或热浇筑的方式与所述铅酸电池板栅材料的一端接触。

10.一种铅酸电池电极，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的铅酸电池板栅材料。

11.一种铅酸电池，其特征在于，包括如权利要求10所述的铅酸电池电极；或，如权利要求4或5所述的铅酸电池板栅材料。

12.一种电动交通工具或储能系统，其特征在于，包括如权利要求11所述的铅酸电池。

技术总结
本发明公开了一种铅酸电池板栅材料及其制备方法、铅酸电池板栅和电池，其中，该制备方法包括：将MXene和/或MXene‑MAX异质结材料的分散液分散于玻璃纤维编织物或非织物上，得到的铅酸电池板栅材料中的玻璃纤维编织物或非织物中的玻璃纤维外表面包覆有MXene和/或MXene‑MAX异质结材料。本发明的铅酸电池铅基板栅材料表现优异的耐腐蚀性和电导性，可接近于纯铅板栅，同时质量与纯铅板栅相比大幅降低。能够有效提高铅酸电池的能量密度，同时，用于铅酸电池中还表现出更优异的循环稳定性。

技术研发人员：杨树斌,施昱
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15