[发明专利]铅酸蓄电池正极板

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池正极板。

背景技术

在石油等能源资源日渐紧张，大气环境污染日趋严重的今天，电动自行 车这种轻便快捷、无污染、使用成本低的交通工具，已越来越普及。蓄电池 是电动车最为关键的部件，是电动车的能源，当前广泛使用的是铅酸蓄电池， 占市场份的95％以上。铅酸电池因资源丰富、价格低廉且安全性能好等特点 而受到广大消费者的认可。

但是，铅酸电池作为电动车的动力电源，与镍-金属氢化物电池及锂电 池等电池体系相比，存在体积比能量低；重量比能量低；使用寿命短等缺点。

根据对失效的电动车用铅酸蓄电池的解剖情况来看，有相当一部分电池 失效的原因是电池正极活性物质软化，正极铅粉脱落到电解液中，电池形成 内部短路，使电池失去容量，造成电池失效。

电动自行车电池的使用条件是重负荷、深循环，在这种条件下，电池正 极板栅的腐蚀较其他部分严重，正极板栅在遭受腐蚀时会发生变形，板栅的 尺寸线性增大。因腐蚀的最终产物PbO2的分子体积大约为铅体积的1.4倍， 再加上腐蚀产物PbO2薄膜具有一定的孔隙，这样腐蚀产物的体积比铅合金 体积大得多，使板栅金属处于应力状态下，板栅逐渐发生蠕变而线性长大， 是造成电池正极活性物质容易软化脱落的一个重要因素。

正极板在制造时，铅膏填满在板栅的小格中，经过压制、固化、化成后， 正极活性物质比较牢固地固定在板栅小格中，这时PbO2颗粒之间以及PbO2 与板栅之间，都有着良好的接触和结合力。但是正极板栅在循环过程中受到 腐蚀而尺寸长大，使板栅的每个小格子的容积增加，给正极活性物质的膨胀 创造了条件。

电池放电时，正极活性物质PbO2转化为PbSO4，由于PbSO4的比容 比PbO2大所以整个正极板物质体积要增加，如果容纳活性物质的板栅小格 子容积不变，则PbSO4的形成只能使极板的孔隙率降低，表观体积不会变 化。但是在板栅变形长大时，整个正极的体积也会增长，正极膨胀，在电池 充电时PbSO4又转化为PbO2，这样孔隙率随着循环次数的增加而增加，正 极发生了严重膨胀，孔隙率过分增加，正极活性物质与板栅之间的结合力以 及活性物质颗粒之间的结合力降低，电接触被破坏。并且深循环使用的电池， 充电时间长，正极活性物质受到充电时存在的析氧冲击严重，活性物质密度 下降，最后软化脱落，导致电池失效。所以，提高正极板栅的抗长大和抗蠕 变能力是提高电池寿命的一种有效方法。

碳纤维除具有一般碳材料的各种优良性能外，还具有相当高的比强度和 比模量，力学性能优异，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃， 并兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强材料。根据不同用途碳纤维 有多种类型，例如其中含碳量高于99％的称石墨纤维，具有较好的导电性能。 而炭纤维则具有较高的比强度和比模量，其与相应的基体(粘结剂)材料混 合，可用于桥梁、房屋等的加固，或者与相应基体(粘结剂)材料和石墨纤 维混合可制成高强度导电材料。

发明内容

本发明目的是：提供一种结构强度高、尺寸稳定性好、板栅抗蠕变性能 优异的铅酸蓄电池正极板，能够大大提高铅酸蓄电池的使用寿命。

本发明的技术方案是：一种铅酸蓄电池正极板，包括正极板栅，其特征 在于所述正极板栅表面涂覆有由碳纤维与相应基体的混合物制成的碳纤维 复合基层，而在该碳纤维复合基层上再涂覆有由铅膏制成的正极活性物质； 所述碳纤维复合基层是由组分重量百分比为：炭纤维10～40％、石墨纤维 10～40％、各项异性石墨10～40％、羧甲基纤维素5～20％、聚四氟乙烯10～ 30％的混合物制成膏浆涂覆于正极板栅表面后再经烘干、固化制成。

本发明中，对于上述混合物的组分重量百分比进一步限定如下：炭纤维 25～35％、石墨纤维15～20％、各项异性石墨15～20％、羧甲基纤维素5～ 10％、聚四氟乙烯10～15％。

本发明中，对于上述混合物的组分重量百分比优选的方案如下：炭纤维 35％、石墨纤维20％、各项异性石墨20％、羧甲基纤维素10％、聚四氟乙 烯15％。

本发明中，上述混合物的总重量进一步占正极板铅膏配方中铅重量的 0.0009～0.005％。

本发明中，上述混合物涂覆于正极板栅表面后进行烘干的温度优选 20～50℃，而烘干的时间则为0.5～2小时。