[发明专利]一种高炭铅酸蓄电池极板添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炭铅酸蓄电池极板添加剂，属于铅酸蓄电池技术领域。

背景技术

铅酸蓄电池在150多年的发展历史过程中，因其价格便宜，原料易得，性能可靠等优点，一直在二次电池工业中占据着重要的地位。但是，由于铅酸蓄电池电化学体系的局限性，电池的质量密度与功率密度均较低，作为动力电池使用时电池的循环寿命较低，特别是作为光伏系统与风力发电系统的储能电池及混合动力汽车用电池时，在高倍率部分荷电状态的状态下，负极板易发生硫酸盐化现象而使电池失效，使用寿命很不理想。

近年来各国对新型储能器件进行了大胆研发，这其中就包括超级电容器和超级电池。

超级电容器是近些年来发展起来的一种新型绿色储能器件，具有快速充放电、功率密度大、循环寿命长等特点，功率密度是普通电池的几十倍以上，而循环次数也可达10万次以上。基于这些优异的性能，超级电容器有非常好的应用前景，然而，其能量密度远低于蓄电池的能量密度，因此也限制了超级电容器的应用。

超级电池是一种将蓄电池与超级电容器相结合的新型储能系统。蓄电池与超级电容器采取内部连接，无需额外的昂贵的电子设备，成本低，同时，由于超级电容器的缓冲作用，在高倍率充放电过程中可以有效抑制蓄电池中硫酸盐的积聚，延长蓄电池的循环寿命，提高功率密度。

其中，美国Axion Power公司开发的电池/超级电容器混合Pb-C电池技术，经实验验证，其循环寿命长，且快速充电能力较高，动力容量有所上升，且重量较轻，除此外，负极没有硫酸盐化问题。其技术要点在于连续和膏同常规铅酸电池和膏相比，负极和膏中掺入大量的碳。但负极活性物质中掺炭会导致涂膏困难，膏体黏着性改变，不易附着在板栅上；某些炭材料导电性较差，添加后会引起负极板内阻增加；掺炭后极板强度差，电池使用过程中活性物质容易脱落，引起电池短路，电池自放电现象严重；由于炭材料和铅粉密度相差非常大，添加后负极板的空隙率大幅度上升，负极易被氧化。

而专利200710035835.0公布了超级电池用双性极板，该专利在极板化成过程中，在电解液中加入胶状纳米碳，化成时碳渗至负极板表面，最终形成碳包铅的结构，制成带电容性的负极板。但该专利所述方法对于薄极板来说，有一定的作用，对厚极板来说则不适用。由乙炔黑与碳纤维等构成的碳膜的电容性与超级电容器专用活性炭相比是微不足道的，且专利中某些添加材料价格昂贵，不适合广泛应用。

从上述超级电池和铅炭电池的研发可以看出，炭材料起到了关键的作用。所以未来铅酸电池的发展方向是铅酸电池+炭。对于普通的铅酸电池，炭材料的添加量为0.2％以下；对于高炭铅酸电池，炭材料添加量为4％以上。如何对高炭铅酸蓄电池极板做进一步的结构配方改进，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种高炭铝酸蓄电池极板添加剂，以使其能够提高极板的比表面积和孔隙度，使硫酸能够与活性物质充分接触，提高活性物质表面利用率；同时，还能保证掺炭后膏体的黏着性，增加极板强度，防止使用过程中活性物质脱落，从而达到提高铅酸蓄电池容量和循环寿命的目的。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高炭铅酸蓄电池极板添加剂，极板添加剂包括正极板添加剂和负极板添加剂，正、负极板添加剂的重量百分比分别为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-10％，正、负极板添加剂分别为沉淀SiO₂或气相SiO₂。

所述沉淀SiO₂或气相SiO₂的重量百分比分别为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.5-10％。

所述正、负极板添加剂还包括CMC或PTFE中的任意一种，沉淀SiO₂或气相SiO₂的重量百分比为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-5％；所述CMC的重量百分比为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-5％，或PTFE的重量百分比为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-3％。

所述正、负极板添加剂还包括CMC和PTFE的组合物，沉淀SiO₂或气相SiO₂的重量百分比为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-5％；所述CMC和PTFE的重量百分比分别为对应蓄电池极板配方中铅粉含量的0.01-2.5％。