[发明专利]一种铅炭电池用碳材料板栅及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铅炭电池用碳材料板栅，由碳材料和粘结剂组成。碳材料包括飞行石墨及全碳气凝胶、泡沫碳、导电石墨、炭黑和乙炔黑的一种或几种组成。本发明的板栅以碳材料构成，有效降低了铅炭电池的极板重量，提高了电池的能量密度，使电池更适应于大电流充放电使用。本发明还公开了一种铅炭电池用碳材料板栅的制备方法，包括混料、入模、干燥、脱模和修整步骤。本发明的板栅既可作为铅炭电池的负极板栅，又可作为铅炭电池的正极板栅，同时也可以同时作为正负极板栅应用于铅炭电池中。板栅制备方法易于操作，可根据电池设计要求来制备不同尺寸、厚度和形状的板栅，可广泛应用于铅炭电池的生产。

技术领域

本发明属于化学电源相关材料领域，具体涉及一种铅炭电池用碳材料板栅及其制备方法。

背景技术

由于铅炭电池本身突出的充放电性能，因此其在新能源储能和动力领域的应用不断扩大。板栅在铅炭电池中，起到承载活性物质和传导电流的作用。其性能和重量对蓄电池的充放电性能和比能量影响较大，使用传统铅合金板栅的蓄电池存在耐腐蚀性差，电池比能量低，大电流充放电性能差的缺点。传统的板栅往往采用铅合金、铝合金或合金与碳材料掺杂的方式。例如，专利CN201520716661.4公开了一种铅酸蓄电池负极板板栅，板栅包括极耳和框架，框架由铝合金筋条和导电碳纤维毡焊合后构成，提高活性物质利用率，提高电池的使用寿命；专利CN201510380971.8公开了一种铅酸蓄电池铅碳正极板栅的制备方法，将木屑碳化得到活性炭，活性炭与PVDF球磨得到碳浆，再制备铅合金并将铅合金与碳浆分别注入模具得到正极板栅，以减轻板栅质量，提高电池循环寿命；CN201220521533.0公开了一种新型铅碳电池板栅，板栅结构包括极耳、边框及筋条，能和常规板栅相同重量条件下延长板栅的使用寿命、提高电池电容量；CN201220587183.8公开了一种碳素电池板栅，板栅呈平板状结构，板面上有通孔，板栅材料为石墨，以减少用铅量和质量。从已经公开的方法可见，目前新型板栅主要是以铅合金或铝合金为主，也有采用合金材料与碳材料掺杂的方式，这些板栅技术依然采用合金材料为主要组成部分，无法解决电池比能量低、大电流充放电性能差的缺点，且无法同时应用于正、负极板的生产。而采用石墨制备碳素板栅，选料单一、生产制备方法不明确，不但无法实现板栅的有效加工，且难以应用于铅炭电池。

因此，需要一种新的铅炭电池用碳材料板栅及其制备方法以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种铅炭电池用碳材料板栅。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种铅炭电池用碳材料板栅，采用如下技术方案：

一种铅炭电池用碳材料板栅，由按重量百分比的如下组份组成：95.0％-99.9％碳材料和0.1％-5.0％粘结剂。

更进一步的，所述碳材料由飞行石墨、全碳气凝胶、泡沫碳、导电石墨、炭黑和乙炔黑中的一种或几种组成。采用上述碳材料的组合，可以大幅降低碳材料板栅的重量，并可有效保证板栅的性能。

更进一步的，所述碳材料由按重量份数的如下组份组成：3份-45份飞行石墨，4份-25份全碳气凝胶，25份-80份泡沫碳，1份-4份导电石墨，1份-8.5份炭黑和0.5份-1.5份乙炔黑。碳材料采用此组份的组合，可以使得板栅的重量相对于普通的合金板栅降低42-45％，并可有效保证板栅的性能。

更进一步的，所述碳材料由按重量份数的如下组份组成：90份飞行石墨和39.9份全碳气凝胶。碳材料采用此组份的组合，可以使得板栅的重量相对于普通的合金板栅降低40％，并可有效保证板栅的性能。

更进一步的，所述粘结剂为聚四氟乙烯、羧甲基纤维素或氯丁橡胶。

有益效果：本发明的铅炭电池用碳材料板栅以碳材料构成，有效降低了铅炭电池的极板重量，提高了电池的能量密度，使电池更适应于大电流充放电使用。

本发明还公开了一种铅炭电池用碳材料板栅的制备方法，包括以下步骤：