一種高比能量鉛酸電池制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種高比能量鉛酸電池制作方法，屬于鉛酸蓄電池制作技術領域。
【背景技術】
[0002] 鉛酸蓄電池的生產應用已有一百多年，目前市場容量很大。但是它有兩個致命缺 點，一是比能量低、二是壽命不長，行業技術人員一則在致力改進提升。
[0003] 從理論上講，鉛酸電池的正極活性材料利用率不到40%，負極活性材料利用率不到 50%，如果把活性物質利用率提升起來，電池的比能量提高還是有可能的。目前的大部分鉛 酸電池的重量比能量約30~40Wh/Kg，如果把正、負極活性材料利用率提到60~70%，電池的 重量比能量將從40Wh/Kg升至50Wh/Kg，如果再把電池的非活性材料用量下降，電池的重 量比能量將達53怖/Kg。如果活性物質利用率再提升，電池的重量比能量將還要提升。
[0004] 而活性物質的利用率低的主要原因是活性物質間電阻大，現有鉛酸電池正負極鉛 膏的組分和配比不合理，缺少導電性能好的材料，鉛膏中未能形成良好的導電網絡，加之電 池制作中和膏、極板固化和化成等工藝中存在的問題，使電池的重量比能量很難得到提高。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供一種工藝先進、操作規范、能顯著 提高產品質量的高比能量鉛酸電池制作方法。
[0006] 本發明所采用的技術方案如下：高比能量鉛酸電池制作方法，包括鉛膏和膏、極板 固化、干燥W及化成，其改進之處是鉛膏和膏時，在正、負極鉛膏中加入導電碳纖維和石墨 締、碳材料，極板固化時正極板采用多階段低溫固化，化成時電解液中加入巧樣酸添加劑， 所述制作方法操作如下： (一）鉛膏和膏 (1) 備料 其中正極鉛膏的組分及其在鉛膏總量中的重量百分比為：鉛粉70%~72%，紅丹9%~ 11〇/〇,短纖維0. 1%~0. 15%，導電碳纖維0. 3%~0. 5%，石墨締、碳材料0. 8%~1. 5%，純水 12〇/〇 ~17%，硫酸 3% ~5〇/〇 ; 負極鉛膏的組分及其在鉛膏總量中的重量百分比為：鉛粉68%~71%，硫酸領1. 5%~ 2. 5%，導電碳纖維0. 1%~0. 5%，短纖維0. 1%~0. 15%，石墨締、碳材料0. 8%~1. 5%，純水 13〇/〇 ~18%，硫酸 8% ~10〇/〇 ; (2) 干混 將正極鉛膏中備好料的鉛粉、紅丹、短纖維和導電碳纖維一起混合4~8min，將負極鉛 膏中備好料的鉛粉、硫酸領、導電碳纖維和短纖維一起混合5~IOmin ; (3) 濕混 分別在上述干混后的正、負極鉛膏中加入由備好料的石墨締、碳材料在純水中經高速 分散機分散2. 5~4小時的混合水溶液，混合10~20min ; (4)酸混 分別在上述濕混后的正、負極鉛膏中緩慢加入備好料的硫酸進行酸混，控制加酸時間 8~12min，加酸后繼續攬拌25~35min ; 上述和膏過程中溫度不超過70°C，出膏溫度控制在50~55°C ; (二）極板固化、干燥 正負極板固化、干燥工藝參數如下：
巨）化成 電池注酸密度1. 350~1. 355g/cm3,注酸溫度<15°C，電解液中加入巧樣酸添加劑。
[0007] 所述導電碳纖維為PAN基導電碳纖維，纖維長度為1. 5~2. 5mm，直徑7~9 Ji m， 碳含量>98%，經過超高溫處理；所述鉛粉采用氧化度為80%的鉛粉；所述酸混過程中加入的 硫酸密度為1. 3~1. 4g/cm3;所述化成過程中，加入的巧樣酸添加劑占電解液重量百分比 為 5% ~10〇/〇。
[000引提高電池重量比能量有兩條途徑：減少非活性物質的重量和提高電池容量，本發 明通過一系列改進，取得如下積極效果： (1)重新制作動力型板柵模具，降低板柵邊框厚度；改進梳齒板，減少匯流排用鉛重量， 即大幅度減少電池非活性物質重量。
[0009] (2)采用專用的和膏設備，將W往的和膏配方及工藝作適當調整，增加鉛膏中酸和 水含量，降低鉛膏視密度，提高鉛膏孔率，使硫酸更容易擴散到極板內部，提高活性物質利 用率，提高容量。
[0010] 在正、負極鉛膏中加入PAN基導電碳纖維(長度1. 5~2. 5mm，直徑7-9微米，經過 超高溫度處理，碳含量>98%)，一是導電碳纖維在鉛膏中容易S維導電網格，大幅度降低電 池內阻，提高電池導電性能，提高活性物質利用率；二是=維網狀結構容易形成交錯的無數 孔道，利于硫酸擴散至極板內部，大大提高活性物質利用率，進而大大提高電池容量。
[0011] 鉛膏中加入導電性超強的石墨締及碳材料并對其進行水溶液高速分散處理，使其 在鉛膏中均勻分散，有利于大幅度降低電池內阻，提高電池導電性能，大大提高活性物質利 用率，進而大大提高電池容量。
[0012] (3)通過試驗確定并優化活性物質配比、提高涂膏重量并降低極群裝配比，提高了 電池容量。
[0013] (4)對固化、干燥工藝進行改進優化，正極由原來的一步高溫固化工藝改成多階段 低溫固化，優化生極板鉛膏成分，更加有利于在該工藝下化成階段正極轉化更多的0 -Pb02 (決定容量的主要活性物質成分)，有利于電池容量的大幅度提升。
[0014] (5)采用專用外化成方式進行極板化成，使電池活性物質轉化的更加充分；其中電 解液中加入巧樣酸添加劑，正極在充電時由于巧樣酸的存在造成板柵與活性物質之間產生 了難W還原的化02,從而提高了導電性，既而提高了電池容量。
[0015] 在W上改進工藝基礎之上制作生產質量良好、過程可控且滿足電池性能要求的高 重量比能量鉛酸電池。運種電池可W顯著提高電池容量，再通過技術手段進一步降低非活 性物質等重量，進而使電池重量比能量有大幅度提升。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過實施例進一步說明本發明，實施例中制作方法如下(未講明的部分采用 現有技術）： (1)采用專用的和膏設備，將W往的和膏工藝作合理調整，其中正極鉛膏加入占鉛膏總 量70. 5%的鉛粉巧用氧化度為80%的鉛粉)、占鉛膏總量10%的紅丹、占鉛膏總量0. 1%的 短纖維、占鉛膏總量0. 4%的碳纖維干混5min，然后加入碳材料、石墨締混合水溶液(將占鉛 膏總量1. 0%的碳材料、石墨締加入到占鉛膏總量14%的純水中在高速分散機中分散3小 時）濕混12min ;緩慢加入占鉛膏總量4