[发明专利]高性能碳材料铅酸电池负极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能碳材料铅酸电池负极板，涉及铅酸电池技术领域，极板本体，所述极板本体上安装有极耳；所述极板本体包括碳纤维绒头结构织物，所述碳纤维绒头结构织物包括基布和绒头纱，所述绒头纱设置于所述基布上，所述绒头纱的根部植入有金属网，所述绒头纱的绒头内部涂覆有活性物质；所述碳纤维绒头结构织物设置有两片，两片所述碳纤维绒头结构织物上下对称叠加在一起。本发明还公开了一种高性能碳材料铅酸电池负极板的制备方法。本发明能够有效提高铅酸电池极板的活性物质负载率和降低γ系数。

技术领域

本发明涉及铅酸电池技术领域，特别是涉及一种高性能碳材料铅酸电池负极板及其制备方法。

背景技术

铅酸电池相比于锂电池等新型电池，具有价格低廉、温度适应性好，运行稳定等优势。但铅酸电池也存在一些需要亟待解决的问题：(1)比能量低。铅酸电池的理论比能为168Whkg-1)，而通常铅栅收集器获的比能在30-40Whkg-1范围内，其主要原因一是极板活性物质负载率(活性物质重量/极板板删重量)低，铅栅占板极重量的33％至50％，活性物质负载率低于200％，二是γ系数大(活性物质重量/极板表面积)，由于γ系数大，活性物质不能充分参与化学反应。

用导电性良好、化学稳定性好的碳材料替代铅栅收集器可以明显降低极板的重量。目前已经开发的碳材料集电器有：导电性多孔碳(CPC)铅酸电池集电器、碳毡(CF)和石墨毡(GF)电池集电器、带有瓦楞结构的碳材料集电器等。多孔碳板的孔是闭孔，极板活性物质的渗透深度有限，活性物质的负载率较低；碳毡(CF)和石墨毡(GF)材料由于价格低、导电性好、电化学窗口宽、比表面积更大，以及即使在苛刻的条件下仍保持良好的稳定性等优点，成为铅酸电池最主要的电极材料。采用石墨毡作电极，电流密度降低，可以有效抑制析氢、析氧副反应的发生。但是，碳纤维毡的空隙较小，限制了活性物质在极板内部的渗透，也存在活性物质的负载率较低的问题。带有瓦楞结构的极板，瓦楞结构可以使活性物质和极板相互嵌合，既增加了接触面积，也增加了结合牢度，但是瓦楞的深度有限。以上分析可以看出，目前的铅酸电池碳材料电极，主要是因为用碳材料替代传统的铅格栅使其重量减低，使电池的比能量有所提高，其极板的活性物质负载率低和γ系数较大的问题并没有明显改善。

大幅度提高铅酸电池极板的活性物质负载率和降低的γ系数，从而提高铅酸电池的比能量成为铅酸电池亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能碳材料铅酸电池负极板及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效提高铅酸电池极板的活性物质负载率和降低γ系数。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高性能碳材料铅酸电池负极板，包括极板本体，所述极板本体上安装有极耳；所述极板本体包括碳纤维绒头结构织物，所述碳纤维绒头结构织物包括基布和绒头纱，所述绒头纱设置于所述基布上，所述绒头纱的根部植入有金属网，所述绒头纱的绒头内部涂覆有活性物质；所述碳纤维绒头结构织物设置有两片，两片所述碳纤维绒头结构织物上下对称叠加在一起。

优选的，所述碳纤维绒头结构织物采用机织方法或簇绒技术加工制成。

优选的，所述基布与所述绒头纱均为碳纤维材料制成。

优选的，所述基布采用碳纤维机织物或碳纤维毡；所述绒头纱的密度为40-60根/cm²，所述绒头纱为12k-24K连续碳纤维束。

优选的，所述金属网采用耐酸腐蚀的金属材料制成，所述金属网的四周大于所述碳纤维绒头结构织物4-6毫米。

优选的，所述碳纤维绒头结构织物的右上角伸出有所述极耳，所述金属网的右上角伸出部分与所述极耳捏合。

优选的，所述绒头纱的绒头纤维与所述活性物质嵌合在一起，所述活性物质均匀分散在所述绒头纱的单根纤维之间。