[发明专利]一种铅炭混合物及制作铅酸电池极板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅炭电池领域，尤其涉及一种用于铅酸电池极板的铅炭混合物以及采用铅炭混合物制作铅酸电池极板的方法。

背景技术

澳大利亚联邦科学与工业研究会（CSIRO）与日本古川电池株式会社在铅碳电池领域获得了长足的进展，并在各国申请了相关专利。这些专利主要涉及如何使活性炭与负极板活性物质良好结合。

古河公司在EP2424011及CN102484245A中提到，将涂覆了活性炭涂层的负极板浸入溶解了十八水和硫酸铝的1.30g/L的硫酸溶液中，通过浸渍，活性炭涂层微孔中会吸附部分铅离子，在化成前的充电处理过程中，微孔中的铅离子还原生成铅，与极板表面的还原铅形成良好的网络。该网络能保证活性炭涂层与极板表面结合良好。这种方法在降低活性炭层粘接剂用量的同时，改善涂层与极板表面的粘接性能，提高了活性炭比电容的发挥。但是该专利有以下缺陷：

一是，极板碳层中活性炭内吸附铅离子有限。

通过延长涂覆了活性炭涂层的极板在硫酸溶液中的浸渍时间，达到活性炭微孔中吸附较多量的铅离子方法不是十分可靠。在硫酸溶液中，极板中的铅的氧化物与硫酸反应生成硫酸铅，极板中的硫酸铅溶解度非常低，很难有足够的铅离子扩散到碳层，且被吸附到活性炭微孔中。

二是，铅本身是比较好的析氢抑制剂，但如果没有较大量的铅被吸附到活性炭表面和微孔中，就无法起到明显的析氢抑制效果。所以经过这样处理的的活性炭与铅膏复合极板，还需要向碳层或者电解液中添加其他析氢抑制剂。

发明内容

本发明为了解决上述现有铅酸电池制作的技术问题，同时开拓新的铅酸电池极板的制作工艺，提出一种结合强度高、析氢抑制剂效果好及制作灵活的铅炭混合物及制作铅酸电池极板的方法。

本发明提出的一种铅炭混合物，其由以下物料的重量百分比配制：

炭混合物：20%~80%、铅粉：20%~80%；

其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制：

活性炭：10%~80%、导电炭材料：10~50%、粘接剂：5%~50%、纤维：0.1%~1%。

所述的粘接剂包括：聚偏四氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)及丁苯橡胶(SBR)的一种；所述的纤维为短纤维或各种导电碳纤维。

本发明提出的一种采用铅炭混合物制作铅酸电池极板（板栅）的方法，其步骤如下：

步骤1、铅炭混合物和溶剂的混合

按比例秤取铅炭混合物的原料：铅粉、活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维。再秤取重量百分比为30%~50%的铅炭混合物、重量百分比为50%~70%的溶剂。先将活性炭、导电炭材料、粘接剂、纤维和溶剂投入搅拌机中，以转速1000转/分进行混合，混合一个小时，再加入铅粉继续进行搅拌一个小时，制成铅炭混合浆料。

所述的溶剂为：去离子水、丙酮、无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮的一种。

步骤2、铅炭混合浆料的涂覆及定型

将铅炭混合浆料涂覆在电池极板表面，后将极板置于40℃~120℃的烘箱中，经表面干燥后，取出来进行辊压，辊压的压力为0.1~1兆帕；

或者先将已制备好的铅膏涂覆在电池极板表面，再对极板进行固化、烘烤除水；然后将所述的铅炭混合浆料，涂覆在极板的铅膏层的表面，将极板置于40℃~120℃的烘箱中，经表面干燥后，取出来进行辊压，辊压的压力为0.1~1兆帕。

本发明将铅粉混入活性炭、导电炭材料、粘接剂及纤维中，再与溶剂混合制作成涂覆于板栅或极板表面的涂层。借助涂层中的足够量的铅粉在电池充电时被还原，与极板铅膏表面或者板栅表面的还原铅形成较为致密的网络，显著提高了涂层与板栅或者极板表面的粘接强度；涂层中的铅粉与电解液中的硫酸反应后，能在涂层中形成较为充足的铅离子，活性炭中的孔和表面可以吸附足够量的铅离子，并被还原成铅，起到明显的析氢抑制剂效果；涂层既可以涂覆在板栅表面，也可以涂覆在极板表面，比传统制作铅酸电池的工艺更为灵活。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行详细的说明：

本发明提出的一种铅炭混合物，其由以下物料的重量百分比配制：

炭混合物：20%~80%、铅粉：20%~80%；

其中，所述的炭混合物由以下物料的重量百分比配制：

活性炭：10%~80%、导电炭材料：10~50%、粘接剂：5%~50%、纤维：0.1%~1%。