[发明专利]一种铅-锂杂交二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池。尤其是一种铅-锂电池。

背景技术

铅酸蓄电池工艺成熟、高可靠性能、成本较低、原料丰富并95％可回收利用，是化学电源中不可取代的一种非常成功的产品。但是由于它要用H₂SO₄(作为电解液)与铅(作为电极材料)，所以污染环境，同时能量密度低，过于笨重。

锂离子电池由于其容量大，寿命长，自放电少且绿色环保而受到青睐；但因其不可过充电、温度范围窄，成本高，生产较复杂，特别是电液是易燃的有机溶剂，发生碰撞、冲击，电液泄漏会引起爆炸和燃烧，安全性差。

所以现有二次电池仍需不断的改进和提高。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是，提供一种环保、安全、高能的新型二次电池。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种铅-锂杂交二次电池，该电池的外壳内装置电解液、正极、负极及其隔板，其特征在于，正极采用LiMn₂O₄(尖晶石型锰酸锂)正极，负极采用pb/pbso₄负极，电解液采用锂离子系列水系电解液，其工作原理是：

负极反应：

正极反应：

电池反应：

上述技术方案中，采用的锂离子水系电解液与铅蓄电池H₂SO₄电解液性能相近或相似。优选地，所述电解液采用浓度为0.2～0.5mol/L的Li₂SO₄水溶液(即每升水溶液中含Li₂SO₄的重量为26克～54.969克)。负极用铅毛制造，内含PbSO₄粉体。隔板可采用聚乙烯材料。外壳可采用ABS塑料。

该电池是以铅酸蓄电池负极——pb/pbso₄和锂离子电池正极——尖晶石材料混成的无酸型可充式电池。

优选地，所述极板的制造方法是：

1)正极板制造：

配方1：按重量比：87％LiMn₂O₄、10％乙炔黑，采用3％PVDF(聚偏氟乙烯)作为粘结剂，用N-甲基吡咯烷酮调和成浆糊。

配方2：按重量比：75％LiMn₂O₄、15％乙炔黑，采用1％CMC(羧甲基纤维素钠)和9％PTFE(聚四氟乙烯)作为粘结剂，用乙醇调和成浆糊。

将糊状物涂在铅板上或镍板、铝板上，最好方案是涂填在铅板上，便于组装(焊接)，涂填完浆糊料后，进行辊压，压实活性物质后干燥，即得正极板。

2)负极板制造：用铅毛铺在板栅上，添加PbSO₄粉末，再外层铺一层铅毛，即得负极板。

本发明的有益效果在于，本发明将铅酸蓄电池电解液H₂SO₄,锂离子电池电解液易燃的有机溶剂剔除，改用硫酸锂水溶液，避免了对环境的污染和因碰撞、冲击、泄漏引起的爆炸和燃烧。大大地提高了锂离子电池的安全性。而且硫酸锂电解液有极好的电化学特性。

本发明能减少制造铅酸蓄电池耗铅量的50％，而且比原铅酸蓄电池提高比能量近3倍；寿命延长2-3倍；同时用金属负极(铅)代替锂离子电池安全性差的金属锂，对锂离子电池负极合金化(金属化)是一种推进。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为铅－锂电池原理结构示意图，其中，10-正极，20-隔板，30-负极，40-电解液；50-外壳；

图2为具体实施例铅－锂电池结构示意图，其中，1-电池注液孔盖，2-正、负极柱，3-电池槽壳，4-电解液(水剂)，5-极板(正极板涂填在铅泊上的LiMn₂O₄，负极板为Pb/PbSO₄)，6-聚乙烯隔板；

图3为铅－锂电池伏安曲线图(扫描速度5mvs^－1)。

具体实施方式

参见图2，反映本发明的一种具体结构，所述铅-锂杂交二次电池的制造包括如下步骤：

第一步极板制造：

1)正极板制造：

配方1：按重量比：87％LiMn₂O₄、10％乙炔黑，采用3％PVDF作为粘结剂，用N-甲基吡咯烷酮调和成浆糊。