專利名稱：一種超級電池負極板的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鉛酸蓄電池技術領域，具體涉及一種新型超級鉛酸電池負極板結構。
背景技術：
運輸是造成人類所產生的溫室氣體排放和化石燃料燃燒的主要因素之一。因此為減少空氣污染和化石燃燒的使用，人類對混合動力車(HEVs)的需求日益增長。超級電池是一種混合儲能裝置，單體中結合了不對稱超級電容器和鉛酸電池，取兩者技術之所長，不需要額外的電子調節。電容器可增大鉛酸電池的功率和壽命，因為在充放電時它起到了緩沖的作用可以有效避免負極硫酸鹽化。并且，這種混合技術能夠在車輛加速和制動時迅速提供、吸收電荷。目前，候選的HEV儲能系統包括閥控鉛酸電池(VRLA)，鎳氫電池，可充電鋰電池和超級電容器。眾所周知超級電容器可提供很高的功率，但能量低，因此若要應用于HEV，需要與其它電池結合使用。與其它技術相比，VRLA電池有著明顯的優勢即初始成本低、已固定的生產制造銷售網絡、高回收率。然而這種電池的運作成本很高，因為使用壽命短。HEV應用下的閥控電池必須在30-70%SoC (荷電狀態)下使用。因為當SoC低于30%時，電池不能傳輸起動所需要的電流。另一方面，當SoC高于70%時電池不能有效地接受再生制動和引擎充電。另外，在HEV應用下，負極板的硫酸鉛(不可逆硫酸鉛)越來越多。硫酸鉛的累積明顯的降低了電池的可逆性，以致于負極不再能傳輸和接受引擎起動、加速和再生制動所需的功率，最終造成蓄電池的過早失效。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種制作簡單、具有電池和電容的雙重特性的超級電池負極板。本實用新型的技術方案是這樣實現的:包括合金材料基體，合金材料基體正面有鉛膏涂層，合金材料基體背面有炭材料涂層。所述的合金材料基體厚度0.01 0.5mm。所述的合金材料基體、鉛膏涂層和炭材料涂層的厚度之和小于1mm。所述炭材料涂層包含炭材料、乙炔黑、粘接劑，粘接劑一般選用聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、丙烯酸酯類膠黏劑、聚四氟乙烯和羧甲基纖維素中的一種或幾種。所述鉛膏涂層主要包括鉛粉、乙炔黑、硫酸鋇、木素、短纖維和粘接劑。本實用新型的基板選用電阻非常小的鉛、銅、鋁、銀、鎳、鎂等一種或幾種金屬的合金材料。與現有技術相比，本實用新型是在傳統蓄電池負極板結構上引入具有高比表面的炭層，不同電位下炭層與電解質溶液界面上存在的大小相等符號相反的雙電層。本實用新型兼有蓄電池和電容器的性能特點(例如充電速度快、功率密度高等)，可操作性強，避免炭加入引起負極鉛膏的疏松脫落。組裝成電池后能夠提供大電流充放電，避免負極在HEV模式下的硫酸鹽化。重量輕，提高傳統鉛酸的比功率和比能量，并且活性物質與基板接觸面積增大，有效提高活性物質利用率。[0012]本實用新型電池的極板結構也適用于不同電極材料的雙面涂覆，傳統鉛酸電池的正負極鉛膏也能分別涂覆在薄基板兩側，組裝成雙極性電池。[0013]另外本實用新型負極板和卷繞電池正極板螺旋卷繞后可以組裝成超級卷繞電池。[0014]本實用新型超級電池負極板結構不僅僅應用于超級電池組裝，同樣也能在其他非對稱電極中組裝過程中得到應用，比如雙極性電池。
[0015]圖1為本實用新型的產品結構示意圖。
具體實施方式
[0016]圖1中，合金材料基體2的正面涂覆以鉛粉為主要成分的鉛膏涂層1，合金材料基體2的背面涂覆以炭材料為主要成分的炭材料涂層3。[0017]本實施例選用厚度為0.1mm的合金板作為基體2,以傳統負極鉛膏為主要成分的活性成分噴涂(或輥涂)在基體2正面形成鉛膏涂層I。鉛膏涂層I為現有技術的鉛膏涂層，主要包括鉛粉、乙炔黑、硫酸鋇、木素、腐植酸、短纖維和粘接劑等；各組份相對于鉛粉的含量分別為:乙炔黑0.2 2.0wt%,硫酸鋇L O 2.0wt%,木素0.2 0.5wt%，腐植酸0.3 0.5wt%，短纖維0.1 0.8wt%，粘接劑為I 5.0wt%。將正面活性物質加入合膏機中干混，混合均勾后加入粘接劑溶液(粘接劑:水質量比=1:10)進打濕混,最后加入惡、度為1.15 1.40g/ml的硫酸溶液。硫酸加入量為鉛粉質量的1.0 6.0wt%。[0018]以炭材料為主要成分的活性材料噴涂(或拉漿)到合金板基體2背面制成炭材料涂層3。炭材料涂層3中的成分包含炭材料(炭納米管、炭黑、活性炭)、乙炔黑和粘接劑。各組份含量分別為:炭材料65 90wt%、乙炔黑5 25wt%、粘接劑I 10wt%。
權利要求1.一種超級電池負極板，其特征在于:包括合金材料基體，合金材料基體正面有鉛膏涂層，合金材料基體背面有炭材料涂層。
2.根據權利要求1所述超級電池負極板，其特征在于:所述的合金材料基體厚度0.0l 0.5mm。
3.根據權利要求1所述超級電池負極板，其特征在于:所述的合金材料基體、鉛膏涂層和炭材料涂層的厚度之和小于1mm。
專利摘要一種超級電池負極板，包括合金材料基體，合金材料基體正面有鉛膏涂層，合金材料基體背面有炭材料涂層。所述的合金材料基體厚度0.01～0.5mm。所述的合金材料基體、鉛膏涂層和炭材料涂層的厚度之和小于1mm。其基體正面涂覆以鉛粉為主要成分的正面涂層，基板背面涂覆以炭材料為主要成分的炭材料涂層。本實用新型是在傳統蓄電池負極板結構上引入具有雙電層結構的炭層，使新型超級電池具有高比功率、大電流充放電及減少負極正面鉛膏在HRPSOC(高倍率部分荷電)狀態下的硫酸鹽化，滿足HEV應用。
文檔編號H01M4/62GK203013848SQ20122067756
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者張祖波, 李朋 申請人:駱駝集團襄陽蓄電池有限公司