專利名稱：鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物。
背景技術：
用于汽車等的鉛蓄電池是可以充電和放電的二次電池。這是利用如下
原理使用硫酸(H2S04)水溶液作為電解液，作為極板活性物質在陽極 (+ )涂布二氧化鉛(Pb02)、在陰極(-)涂布海綿狀鉛(Pb),若連接 外部電路，則電流流動，該陽極(+ )和陰極(-)的活性物質變成硫酸 鉛(PbS04)(放電)，與此相對的是，若外部通入電流，則該硫酸鉛再次 變成二氧化鉛(+ )和海綿狀鉛(-)(充電)。其中，陽極和陰極是由產 生電的活性物質以及支持產生的電路和活性物質的^L形成的，鉛蓄電池 的性能和容量取決于活性物質間的重量，g取決于鉛蓄電池的大小。
以往的鉛蓄電池的活性物質， 一般以鉛粉(Pb )和硫酸水溶液為基礎， 根據陽極和陰極的特性，配合其他的添加劑，混合后制成漿(paste)狀。 如此制成的活性物質經過涂于基板的作業即涂布作業，根據陽極陰極的特 性而經由熟化工序和干燥工序，將幾片準備好的陽極板和陰極板相互重 疊，在極板間設置非導電性隔離板以防止短路，構成陽,、陰機板、以
及隔離板而形成^L組。tti且根據蓄電池容量多個串聯并收納于電池槽
中。上述收納的^L組為了具有電的性質而經歷化成工序，此時的陽^L 的活性物質中，形成二氧化鉛(Pb02)，在特性方面，結合有無數個氧化 的鉛微粒，多孔性豐富且電解液逐漸自由地擴散、浸透于粒子間。并且， 陰極板的活性物質是海綿狀鉛，也是多孔性和反應性豐富且電解液自由地 擴散、浸透。
作為上述活性物質間的材料，除了鉛以外，^吏用碳纖維、纖維素、膨 脹劑(expander)等。如推測上述構成要素的作用，則碳纖維發揮增大陰 極活性物質間的結合力的作用，纖維素發揮著維持活性物質內的水分和均 勻極性分布的作用。膨脹劑含有木質素(Lignin)衍生物、BaS04 (硫酸 鋇)、炭黑(Carbon Black )，其中，木質素衍生物強力地^及附于鉛(Pb)和硫酸鉛(PbS04)，起到增;U維持電極的表面積和多孔性的作用，BaS04 作為硫酸鉛的生成核起作用，起到增大陰機板的容量的作用，炭黑起到除 去雜質以及使得陽極和陰極可用肉眼識別，并且使傳導性增大的作用。
目前，作為陰極活性物質的添加劑，大多使用碳(石墨、碳納米管、 乙炔黑(acetylene black ))、碳纖維(carbon fiber )、活性炭(activated carbon)等，主要是為了提高陰極極板的導電性和改善放電特性。為了不 對鉛蓄電池的性能產生大的影響，正在對這些添加劑進行持續的研究。
發明內容
本發明人經過長期研究，結果發現活性碳的比表面積對于鉛蓄電池的 容量影響大。根據上述研究結果，本發明的目的在于提供一種將比表面積 1700m2/g的活性炭添加到鉛蓄電池的活性物質中而使化成過程容易、且容 量進一步提高了的鉛蓄電池。
圖1是應用了本發明的組合物的化成過程的曲線圖。
圖2是將應用了本發明的組合物以及比表面積1200mVg、 1500 m 2/g 的活性碳的情況進行比較后的5小時率容量的評價試驗的結果圖。
圖3是將應用了本發明的組合物以及比表面積1200m2/g、 1500 m 2/g 的活性碳的情況進行比較后的保有容量的評價試驗的結果圖。
具體實施例方式
本發明的特征在于，向混合了鉛(Pb)、硫酸水溶液、碳纖維、膨脹 劑、纖維素(cellulose flock)而形成的鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物 中，進一步添加相對于鉛為0.1 1.0重量％的比表面積1700m2/g的活性炭。
作為本發明所含有的上述膨脹劑，有例如木質素衍生物、BaS04、炭 黑等，作為活性^將木材、褐煤、無煙煤以及椰皮等作為原料而制造的、 精細加工精良發達的無定形碳的集合體，在活化工程中良好地進行分子大
小程度的精細加工而使得具有大的內部表面積， 一般優選使用具有 lOOOmVg以上的比表面積的活性碳。
4對本發明而言，考慮到鉛蓄電池容量的提高和經濟性，最優選活性炭
的比表面積為1700m2/g，其理由是比表面積為1700m2/g的活性炭的多個 氣孔可以使高率放電特性提高。
根據下面的實施例進一步詳細地說明上述本發明。
實施例
為了進行本發明的試驗，制造適用于80Ah級的鉛蓄電池的私板。作 為上述松fcl所使用的陰極活性物質，將鉛10kg、碳纖維9g、膨脹劑95g、 纖維素24g、與相對于鉛分別為1重量％、 0.5重量％、 0.2重量％及0.1 重量％的比表面積1700m2/g的活性炭進行混合，之后進行5分鐘干燥混合， 用三分鐘分別投入、混合蒸餾水110g和硫酸610g，制造陰極活性物質。
將上述制造的陰極活性物質95g涂布于差水后，除去微量的水分，使 其自然干燥制造陰極私板，交錯層壓7片陽 1和6片以PE隔離板包圍 的陰機敗而形成;feUl組。在形成的;feil組的陽極和陰極的空間(，/)部 分制造COS ( cast on strap )，收納于電池槽中，由此制造未化成的單元電 池。向上述未化成的單元電池中注入750g比重1.230的石危酸后，實施以25A 進行4.5小時，以17.5A進行7.5小時化成的1步化成(formation )，制作 2V單元電池，其化成曲線和圖1所示的圖相同。化成工序是將電能轉化成 化學能進行保存的過程，在本試驗中如圖1的曲線所示可知，添加0.1重 量％的活性炭則化成過程最容易有效地進行。
為了確認上述單元電池的性能，評價5小時率容量、M容量。5小 時率容量的評價是以13A放電，測定達到終止電壓1.75V的容量[Ah，保 有容量的評價是以25A放電，測定達到終止電壓1.75的容量持續時間sec。 5小時率容量的結果以圖示于圖2，保有容量的結果以圖示于圖3。
如5小時率容量(圖2 )以及保有容量(圖3 )的試驗結果所示，通過 向鉛蓄電池用陰極活性物質中添加比表面積1700m2/g的活性炭，可以得到 同時提高5小時率容量以及^T容量的結果。5小時率容量的情況顯示除 了添加了 1重量％的活性炭的單元電池以外，所有的單元電池都提高了性 能。保有容量的情況是所有單元電池都顯示優異的性能提高，特別是添加 了 0.1重量％的活性炭的單元電池，在3個循環(cycle)的M容量評價時，顯示出18.1%的性能提高。并且，5小時率容量的沒有任何性能提高 的添加了1重量％的活性炭的單元電池保有容量也提高了。若應用比表面積1200m2/g的活性炭，則顯示5小時率容量性能反而降 低了，即使添加0.5重量％，其保有容量也僅平均提高2.8%。若應用0.5重量％的比表面積1500m2/g的活性炭，雖然可期待5小時 率容量比應用比表面積1700m2/g的活性炭時稍高的效果，但是添加0.5重 量％，保有容量僅平均提高了 11.5%,不及添加0.1重量％的比表面積 1700m2/g的活性炭時平均增加14.5%的效果。即，添加0.1重量％的活性炭可以期待最佳的容量提高的效果。
權利要求
1、一種鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物，將鉛、硫酸水溶液、碳纖維、膨脹劑、纖維素混合而形成，其特征在于，所述混合物中還含有比表面積1700m2/g的活性炭。
2、 根據權利要求1所述的鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物，其特征 在于，所述活性碳的添加比例，相對于鉛為0.1 1.0重量％。
全文摘要
本發明為一種鉛蓄電池用陰極活性物質的組合物，在混合了鉛(Pb)、硫酸水溶液、碳纖維(carbon fiber)、膨脹劑(expander)、纖維素(celluloseflock)的混合物中，還含有相對于鉛為0.1～1重量％的比表面積1700m<sup>2</sup>/g的活性炭(activated carbon)，具有化成過程比以往容易，使鉛蓄電池的容量提高的效果。
文檔編號H01M4/36GK101320799SQ200810005299
公開日2008年12月10日 申請日期2008年2月27日 優先權日2007年6月4日
發明者李云奎 申請人:韓國輪胎株式會社