一种表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板及其生产制备方法
【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。目前，传统的铅碳电池碳材料的分布不均匀，就会促成负极硫化程度不均匀，缺点是欧姆电阻大、析气率高，电池失水率增加。环时板栅的腐蚀速率更大，随着电池循环的后期，电池容量会明显下降。
【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表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板及其生产制备方法，通过该方法制备的极板具有优良的抗腐蚀性和大电流放电能力，且在充放电时的析氢析氧过电位更高，提高了板栅的深循环性能，使得蓄电池电解液更加稳定，免于维护。
[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:一种表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板，所述极板包括基体和表层，所述表层通过碾压粘附的方式在基体表面成型，所述表层主要含有以下质量百分比的组份:
铅Pb: 95?98%
钙Ca: 0.06?0.15%;
锡Sn: 0.03?0.1%;
碳纤维膜:1?5%;
其中碳纤维膜含有以下质量分数的组分:碳C:52?67%、石墨烯:12?22%、PTFE粘合剂8?21%;以及余量的不可避免的杂质。
[0005]作为优选，所述基体为铅、铅合金或者涂覆铅膏后的板栅。
[0006]作为优选，所述表层的厚度为0.01?0.035mm。
[0007]作为优选，所述活性炭制备方法如下: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。
[0008]本发明还提供了一种表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板的生产制备方法包括以下步骤:
(1)粘合剂的制备:在去离子水中，加入:30?80g/L的四氟乙烯、8?20g/L的聚丙烷、5?40g/L的硫酸钾、、1?5g/L 二氧化娃，并搅拌溶解混合均勾；
(2)以金属铅或铅合金为板栅基体，并涂覆含活性材料的铅膏，然后在高湿高温下进行固化，固化过程中采用精密平衡液压机使表面形成深度为0.02?0.04mm的凹凸不平状；
(3)碳纤维膜制备:将100份活性炭、4?20份石墨烯、15?30份的氧化镁混合并研磨均匀；
(4)在步骤(2)得到的基体上通过喷枪均匀喷涂步骤(1)得到的粘合剂，然后将步骤(3)得到的碳纤维膜涂覆在粘合剂表层，然后再通过平衡液压机碾压成型，最后在60 ± 5°C的温度下干燥24h以上。
[0009]进一步改进，步骤(3)中还加入5?15份的浓度为45%的硫酸，同时步骤(4)中将碳纤维膜涂覆在粘合剂表层并碾压成型后，还需在湿度为98?99%，温度为75±5°C的条件下固化。
[0010]有益效果:与现有技术相比，本发明通过表层碾压碳纤维膜层，具有优良的抗腐蚀性和大电流放电能力，且在充放电时的析氢析氧过电位更高，提高了板栅的深循环性能;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】
[0011]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。
[0012]首先进行活性炭改性: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15.3μπι，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15.2μπι。通过强酸改性后的活性炭具有更优良的亲水性，在作为铅膏的组成部分时与其他的活性材料能更紧密结合，避免大电流放电后的碳粉剥落和掉粉现象，降低极板的阻抗提高活性材料的利用率。
[0013]实施例1
本实施例以涂覆铅膏的铅合金为基体，在涂覆后，在将其表面用用精密平衡液压机压成0.03mm的凹凸不平形状，用喷枪喷一层PTFE粘合剂。
[0014]具体PTFE粘合剂参数如下:40g/L的四氟乙烯、12g/L的聚丙烷、13g/L的硫酸钾、、1.8g/L二氧化硅的混合溶解完全后，在充分搅拌的条件下，距离极板10MM处，喷3?10微米。
[0015]碳纤维膜参数为改性活性炭50g、石墨烯:2g.氧化镁12g混合一起，研磨均匀，涂在有PTFE粘合剂极板上，经过精密平衡液压机碾压后，在60度烘干，该表层主要成分为铅，并含有大约12%的金属碳、0.8%的纤维以及微量的有机物。
[0016]实施例2
本实施例以涂覆铅膏的铅合金为基体，在涂覆后，在将其表面用用精密平衡液压机压成0.04mm的凹凸不平形状，用喷枪喷一层PTFE粘合剂。
[0017]具体PTFE粘合剂参数如下:40g/L的四氟乙烯、12g/L的聚丙烷、13g/L的硫酸钾、、1.8g/L二氧化硅的混合溶解完全后，在充分搅拌的条件下，距离极板10MM处，喷3?10微米。
[0018]碳纤维膜参数为改性活性炭50g、石墨烯:6g.氧化镁10g混合一起，研磨均匀，涂在有PTFE粘合剂极板上，经过精密平衡液压机碾压后，在60度烘干，该表层主要成分为铅，并含有大约11%的金属碳、0.8%的纤维以及微量的有机物。
【主权项】
1.一种表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板，其特征在于:所述极板包括基体和表层，所述表层通过碾压粘附的方式在基体表面成型，所述表层主要含有以下质量百分比的组份: 铅Pb: 95?98% 钙Ca: 0.06?0.15%; 锡Sn: 0.03?0.1%; 碳纤维膜:1?5%; 其中碳纤维膜含有以下质量分数的组分:碳C: 52?67%、石墨烯:12?22%、PTFE粘合剂8?21%;以及余量的不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板，其特征在于:所述基体为铅、铅合金或者涂覆铅霄后的板棚■。3.根据权利要求1所述表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板，其特征在于:所述表层的厚度为 0.01 ?0.035mm。4.根据权利要求1所述表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板，其特征在于:所述活性炭制备方法如下: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。5.—种权利要求1?4任一所述表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板的生产制备方法，其特征在于包括以下步骤: (1)粘合剂的制备:在去离子水中，加入:30?80g//L的四氟乙烯、8?20g//L的聚丙烷、5?40g/L的硫酸钾、、1?5g/L 二氧化娃，并搅拌溶解混合均勾； (2)以金属铅或铅合金为板栅基体，并涂覆含活性材料的铅膏，然后在高湿高温下进行固化，固化过程中采用精密平衡液压机使表面形成深度为0.02?0.04mm的凹凸不平状； (3)碳纤维膜制备:将100份活性炭、4?20份石墨烯、15?30份的氧化镁混合并研磨均匀； (4)在步骤(2)得到的基体上通过喷枪均匀喷涂步骤(1)得到的粘合剂，然后将步骤(3)得到的碳纤维膜涂覆在粘合剂表层，然后再通过平衡液压机碾压成型，最后在60 ± 5°C的温度下干燥24h以上。6.根据权利要求5所述表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板的生产制备方法，其特征在于:步骤(3)中还加入5?15份的浓度为45%的硫酸，同时步骤(4)中将碳纤维膜涂覆在粘合剂表层并碾压成型后，还需在湿度为98?99%，温度为75±5°C的条件下固化。
【专利摘要】本发明公开了一种表层碾压碳纤维膜胶体蓄电池极板及制备方法，所述正极板包括基体和表层，其中表层通过碾压方式形成，主要含有以下质量百分比的组分：铅Pb：95～98%；钙CA：0.06～0.15%；锡Sn：0.03～0.1%；碳纤维：1～5%；其中碳纤维膜含有以下质量分数的组分：碳C：52～67%、石墨烯：12～22%、PTFE粘合剂8～21%；以及余量的不可避免的杂质。本发明极板的大电流放电性能更高，且具有更高的析氢析氧过电位，使得蓄电池电解液更加稳定，免于维护。
【IPC分类】H01M4/14, H01M4/16, H01M4/583
【公开号】CN105449211
【申请号】CN201510872089
【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】江苏欧力特能源科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月3日