[发明专利]一种电池的负极板、其制备方法及包含其的电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池的负极板、其制备方法及包含其的电池。

背景技术

近年来，随着石油资源的短缺和价格不断上涨，电驱动车辆的研发和使用成为当今最热门的话题。而制约电驱动车发展的瓶颈就是在于驱动车辆的动力——蓄电池。目前能用作驱动车辆的蓄电池有锂离子电池、金属氢化物镍电池、铅蓄电池等等，其中技术成熟、价格适中的铅蓄电池占有绝对的比例，占电动车电池市场份额的90％以上。但铅酸电池循环寿命短、大电流性能差，低温起动性差等问题一直为人们所诟病。当今铅酸电池的原料成本与环保成本大为提升且其他新品种电池层出不穷，不断冲击着铅酸电池的霸主宝座，原有的铅酸电池行业面临着巨大的危机。

最初的铅碳超级电池是采用铅酸电池与超级电容器外部并联的方式结合起来的。“外并”的铅碳超级电池可以延长电池的循环寿命，提高大电流性能，并在低温起动方面也有了一定提升，但这种电池需要增加电路控制系统，这不仅增大了电池的体积，而且增加了电池的成本。最重要的是这种结构的电池对性能提升有限，没有完全达到人们预期的高度。“内并”成为铅碳超级电池的发展方向。在这种情况下，CSIRO提出的超级电池概念，可以完美地解决掉以上问题。铅碳超级蓄电池是将超级电容器与铅酸的并联使用(可称“外并”)进化为“内并”，就是将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势融合到铅酸电池中。这样不但能简化电路，提高比能量，并降低总费用，而且比“外并”在提高功率、延长电池寿命方面有更优的性能。它在我国日益发展的电动自行车和正在启动的电动汽车中，将产生巨大的经济效益和社会效益。

然而，铅碳超级电池作为一种新概念电池，仍有很多的技术难点尚未完全解决，其中最重要的是负极板的质量问题。因为内并主要是指将铅酸电池的负板与超级电容器的负板有效的结合在一起，所以负板的性能直接决定着电池的好坏。现在各公司的主要研发方向有：1)将电池负板与电容负板并联起来组装在电池中；2)将铅膏与碳膏涂在负极板栅的不同位置做成负极板；3)将碳膏涂在铅膏外面。但是，上述几种方向均存在缺点，如第一种方案中，多出来的电容负板，不仅会增加电池的重量，而且在体积不变的情况下，还会减少电池活物质的量；第二种方案对板栅的要求很高，因为碳膏比较松软，无法像铅膏一样附着在普通电池板栅上，而且碳膏与铅膏的要求厚度不一，也是这个方案的缺陷之一；第三种方案中，碳膏的厚度很难控制在铅膏涂覆均匀，碳膏与铅膏的接触面可能会使碳膏的电容性能无法达到预期的效果。

发明内容

本发明旨在提供一种电池的负极板、其制备方法及包含其的电池，以解决现有技术中电池循环寿命短、充电时间长及低温起动性能差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池的负极板。该负极板由板栅和填涂在板栅上的负极材料组成，负极材料包括电池活性物质、电容材料，以及导电位阻剂，其中，电池活性物质包括100重量份的铅粉、0.6～2.0重量份的硫酸钡，以及0.1～0.5重量份的短纤维；电容材料包括0.1～10重量份的活性炭；以及导电位阻剂的添加量为0.1～5.0重量份，导电位阻剂包括Magneli相亚氧化钛和/或铅酸钡。

进一步地，Magneli相亚氧化钛中的掺杂元素选自由Nb、Co、V组成的组中的一种或多种元素。

进一步地，电容材料还包括由石墨、碳纤维、纳米碳管组成的组中的一种或多种。

进一步地，电容材料还包括抑制析氢剂，抑制析氢剂选自由铅、锌、银、铋的氧化物、氢氧化物或硫酸盐组成的组中的一种或多种，抑制析氢剂的添加量为0.01～1.0重量份。

进一步地，电容材料还包括粘接剂，粘接剂选自由CMC、PTFE、PVDF、SBR组成的组中的一种或多种，粘接剂的添加量为0～1.0重量份。

进一步地，电池活性物质还包括选自由木素、腐殖酸、乙炔黑组成的组中的一种或多种。

进一步地，负极材料包括以下重量份的原料：铅粉100重量份，硫酸钡1.2重量份，短纤维0.2重量份，木素0.3重量份，腐植酸0.15重量份，活性炭2重量份，乙炔黑0.2重量份，以及Magneli相亚氧化钛3重量份。

根据本发明的另一个方面，提供一种电池。该电池包括上述负极板。

进一步地，电池为铅碳超级电池。