[发明专利]电动汽车用高容量长寿命钛丝编织轻型板栅铅酸电池

说明书

本发明涉及一种轻型板栅铅酸蓄电池，属能源领域电池类别。

目前公知的铅酸蓄电池有二种类型，其一是以铅或铅合金为原料制成板栅的普通型铅酸蓄电池；二是以非铅原料制成板栅的轻型板栅铅酸蓄电池，筒称轻型铅酸电池。普通铅酸电池由板栅涂膏后制成的极板、隔板、连接件、接线桩头、电解液、外壳组成，是目前最通用、质量最稳定、价格最低廉的汽车起动电源，也可应用于其它领域。但它存在以下缺点：1.铅的比重大，电池的重量比容量难以提高。2.铅或铅合金在硫酸电解液内的腐蚀速度较快，要求栅筋有相应的腐蚀余量，所以其栅筋直径较粗大。3.由于铸造困难和栅筋粗大原因，栅筋间距也要求较大，一般在4×8mm以上，否则活性物质填膏量减少。4.极板厚度大。由于存在以上缺点，普通铅酸电池(以涂膏平面板式极板电池为例)的铅膏(活性物质)铅金属(板栅加连接件总和)重量比一般在1∶1以下，活性物质利用率在55％以下，重量比容量在45w/H以下，使用寿命在深循环300～500次左右，可用一至二年。该电池属低容量低寿命电池，不适合用作电动车动力电源。

轻型板栅铅酸蓄电池是普通铅酸电池的改正型，具有大容量、长寿命的特点，人类对于轻型板栅铅酸电池的研究由来已久，特别是近来高聚物修饰电极技术的出现，为轻型板栅铅酸电池技术的进步提供了技术基础。目前世界各国对于轻型板栅铅酸电池的研究还停留在实验阶段，由于产品稳定性差，产品不能进入实用阶段。轻型板栅中的钛丝编织电极技术是轻型板栅铅酸电池中较早进入研究目标，技术较为成熟的一种。钛在H₂SO₄中呈钝态，防腐性能好，在钛表面涂上SnO₂+Sb₂O₃或SnO₂+SbO_x+IrO₃涂层对钛基表面进行修饰，然后再镀上β-PbO₂可以制成与铅合金寿命相当的正极电极板栅。但问题是不能制成稳定耐久的PbO₂涂层，使得钛丝编织轻型板栅铅酸电池不能进入实用阶段。

为了克服现有钛丝编织轻型板栅铅酸电池技术的不足，本发明提供一种钛丝编织轻型板栅铅酸电池，该电池能够进一步提高钛丝电极的防腐能力，保证β-PbO₂涂层的稳定耐久性，使电池进入实用阶段。

本发明为解决现有电池的技术问题采用以下技术方案：

轻型板栅铅酸电池的构造与普通铅酸电池基本相同，也是由正极板、负极板、隔板组成极板群，极板群与连接件、外壳、接线桩头、电解液组成电池，有所不同的是正极板的板栅的材质不同，普通铅酸电池的材质是铅或铅合金，而轻型铅酸电池的材质有金属类如：钛、铜、铝、镁、锡及它们的合金，不锈钢等，非金属类如导电塑料、导电高聚物、塑料镀金属、导电陶瓷、导电玻璃等。本发明采用钛丝编织轻型板栅制造正极板，结合电极修饰原理及普通电池制造技术，解决了以下技术问题：

1.电池正极板板栅腐蚀失效是影响钛丝编织轻型极板寿命的首要问题，为此本发明把钛丝与极耳熔铸成一体，再进行修饰导电陶瓷或导电玻璃或导电氧化物涂层，其后再修饰导电高聚物或导电塑料涂层，对钛丝、极耳及连着的横边框进行双层修饰。通过对修饰层材质和厚度的调节，可以调整不溶阳极腐蚀寿命。

2.β-PbO₂涂层不能稳定持久问题，本发明采用对钛丝涂上一层导电塑料或导电高聚物或导电胶粘剂，在涂层未干时喷涂上β-PbO₂颗粒涂层，使颗粒粒径的一部份进入导电塑料或导电高聚物或导电胶粘剂涂层，干固在钛丝上，另一部份露出在外面与今后的铅膏结合，确保β-PbO₂涂层的稳定持久。

3.负极板的制造：负极板采用铅或铅合金的拉网式板栅，或者普通的浇铸式板栅，也可采用铅或铅合金拉丝后，铅丝编织板栅，制造过程为：采用金属熔固方法把铅丝熔固在极耳及连着的横边框上，再用另外的铅丝对极耳及连着的横边框上的铅丝进行编织，编织成型后，再用塑料或金属对其余三个边封固上边框即成负极板栅，对板栅涂上铅膏进行浸酸、熟化、化成、洗涤、烘干即成负极板。

4.正极板的制造：本发明采用金属熔固方法把钛丝熔固在极耳及横边框上，再进行一到二层涂层修饰，再取同样经过涂层修饰的钛丝对极耳上的钛丝进行编织，通过控制编织间距，提高活性物质利用率。编织成极板形状后，用塑料或金属封固另外三个边框，即成正极板板栅，对板栅涂上铅膏，经过浸酸、熟化、化成、洗涤、烘干等程序即制成钛丝编织轻型正极板。