一种基于导电胶和硫酸铅的铅酸电池制造方法技术

本发明专利技术公开了一种以化学合成的硫酸铅为活性物质，与粘结剂和导电剂形成的导电胶共同制造铅酸电池电极的方法。所述粘结剂包括有机聚合物和无机物。有机聚合物含有羟基、羧基、磺酸基的有机高聚物及其盐；无机物一般是一些氧化物，如PbO、Pb

【技术实现步骤摘要】
一种基于导电胶和硫酸铅的铅酸电池制造方法
本专利技术涉及一种以化学合成的硫酸铅为电极活性物质、以粘结剂和导电材料形成的导电胶和集流体格栅共同形成导电网络的铅酸电池制造方法，属于铅酸电池制造

技术介绍
铅酸电池是一种安全性高、性价比高、废旧电池可100%回收的化学电源。经过150余年的发展，已广泛应用于不间断电源、内燃机启动电源、电动车辆、柴油潜艇等，雄踞50%以上的化学电源市场。近年来，即使受到锂离子电池的强力挤压，铅酸电池仍能顽强成长。不过，由于铅酸电池能量密度低，循环寿命也不够长，这使其利润率大大下降。因此，必须针对存在的问题进行改进，同时发扬其长处，以增强铅酸电池的竞争力，特别地，要增强其在可再生能源工业中的地位和份额。我们已就铅酸电池的循环生产技术进行了深入的研究，获得了多项技术。CN108767333A公开了将废旧电池“三分离”或者“四分离”得到塑料、硫酸和含铅物质（“四分离”把含铅物质进一步分为铅泥和铅合金），然后用它们制造硫酸铅和铅合金格栅，再用后者分别制造铅酸电池正极板和负极板，并装配成高性能铅酸电池的技术。专利CN103723761B和CN105206800B则分别公开了用硫酸铅制造铅酸电池负极板和正极板的技术。研究发现，虽然如上技术获得的硫酸铅具有非常好的电化学性能，但是因为硫酸铅导电性和粘性均不好（这一点与传统的铅粉——即含15%左右金属铅的氧化铅粉刚好相反），电池制造时极易从合金格栅上脱落，因此对铅酸电池的工业化制造极其不利。我们发现，使用粘结剂和导电剂可以解决这一问题，因此形成了本专利技术。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是使用导电剂和粘结剂形成导电胶，从而提供一种适合于以硫酸铅为活性物质的铅酸电池正极和负极板的导电和支持网络，提高电极的导电性和机械性能，便于工业生产；本专利技术的第二目的是用它们取代现有技术中经常使用的木质素磺酸钠和短纤维，以此降低多余的非电化学活性添加剂的使用，提高电池的能量密度。一种高导电性、高析氢过电位或高析氧过电位、高机械性能的铅酸电池极板制造方法，其特征是，首先，将硫酸铅、其他添加剂（硫酸钡、Pb3O4或者PbO2）、导电剂和粘结剂按如下质量比称好：硫酸铅：100份硫酸钡（仅用于负极）0.6~1.2份Pb3O4或PbO2（仅用于正极）：1~15份导电剂：0.1~8份粘结剂：0.2~2份。其次，对于正极板制造：先将导电剂、粘结剂、Pb3O4或PbO2、硫酸铅及其它必要的辅助添加剂，如SnSO4、Sb2O3等按一定顺序加入混料釜中，搅拌捏合形成有粘性、浓稠而均匀的浆料；对于负极板制造：也是先将导电剂、粘结剂、硫酸铅、硫酸钡和其它必需的辅助试剂加水混合均匀形成有粘性、浓稠且导电的均匀浆料；第三，把所述的粘稠浆料分别涂在集流体合金格栅上，在1~5MPa的压力下加压成型，然后干燥，即分别得到正、负极生极板；最后，正、负极生极板按正负极板相间装配入电池盒，经化成即得铅酸电池。所述导电剂可以是任何具有导电性和/或电容性，而且在铅酸电池正极或负极环境下具有一定化学稳定性的材料，如金属铅粉、石墨粉、活性炭、乙炔黑、导电聚合物等等；粘结剂可以是任何能使硫酸铅和导电剂颗粒粘结在一起形成足够粘性的膏体，干燥后能形成足够坚固并能导电的块体的物质，如PbO、Pb3O4和有机高聚物等等。优选地，所述有机高聚物含有羟基、羧基和磺酸基等官能团，它们更容易与导电剂和PbSO4晶粒粘结。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：（1）通过在硫酸铅中添加导电性粘结剂，能使硫酸铅电极具有合适的机械强度，极板在从1m高度跌落时，不开裂、不掉粉，适合于机械化生产。同时也显著提高了电极的电化学性能；（2）使用所述导电粘结剂可以免除部分传统铅酸电池使用的非电化学活性添加剂，如短纤维、木质素磺酸盐的使用，提高了活性物质的放电比容量，并且使电极快速活化。附图说明图1为本专利技术活性物质PbSO4样品添加其质量0.5%PVA+0.5%PSS、0.5%PVA+0.5%PAA、0.5%PAA+0.5%PSS,不含木质素磺酸钠制得的负极放电容量与循环次数的关系图。其中，空白为添加PbSO4质量0.6%的木质素磺酸钠，但不含粘结剂的负极板。图2为本专利技术使用粘结剂和不使用粘结剂的PbSO4极板从1m高度自然跌落后的照片。其中a1是未加粘结剂的极板平行于地面跌落后的情况，b1是未加粘结剂的极板垂直于地面跌落后的情况；a2是使用粘结剂的极板平行于地面跌落后的情况，b2是使用粘结剂的极板垂直于地面跌落后的情况。具体实施方式：本专利技术公开的以硫酸铅为活性物质的铅酸电池制造技术中，正极板和负极板的制造工艺基本相同，但配方不同。其制造工艺如下：（1）按比例准确称取硫酸铅及各种辅料；（2）分别按照配方将硫酸铅、粘结剂、导电材料和其它辅助添加剂和水按一定顺序依次加入混料釜混合形成导电且具有一定粘性的正、负极浆料；（3）把所得到的正、负极浆料分别涂覆在同一种铅合金格栅上，然后施加1~5MPa的压力使极板成型，然后进入隧道窑烘干得到正、负极生极板；（4）将正、负极生极板按负极、隔膜、正极循环顺序交叠，然后整体置于电池盒中，注酸、化成，即得到以硫酸铅为活性物质的新铅酸电池。所述导电剂、粘结剂和辅助添加剂包括硫酸钡、Pb3O4、PbO2、PbO、超细Pb粉、SnSO4、Sb2O3、导电石墨、乙炔黑、导电高分子材料、聚合物粘结剂。其中，硫酸钡是专用于负极板的成核剂，用于帮助硫酸铅的形成；Pb3O4、PbO2是专用于正极板的具有一定导电性和粘性的，能帮助正极板化成的添加剂；PbO、聚合物粘结剂用作粘结剂，可以把硫酸铅颗粒粘接在一起；Pb粉、导电石墨、乙炔黑、导电高分子材料等，可用于正负极板，是促进导电网络形成的主要导电剂。所述聚合物粘结剂是任何与硫酸铅颗粒有亲合作用的物质，优选地，它含有大量的羟基、巯基、羧基和磺酸基；所述导电高分子材料是任何至少在铅酸电池化成过程中能较稳定存在的具有一定导电能力的物质，如聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔等等。以下是关于正、负极板制造的实施例。实施例1（1）按硫酸铅:硫酸钡:导电石墨:乙炔黑:聚乙烯醇:聚苯乙烯磺酸钠=100:2:1:5:0.5:0.5的质量比例分别准确称取各成分，然后把称取的各成分加入混料釜中，与去离子水混合形成粘稠的具有导电性的均匀铅膏。（2）将上面得到的膏体涂覆在铅合金格栅上，加压成型，之后在隧道窑中干燥，即得负极生极板。（3）将制得的负极生极板与正极板进行装配，然后置于电池盒中，注酸、化成即得到新的铅酸电池。以上步骤中，导电剂石墨粉和乙炔黑可以部分被导电高分子材料取代。所述导电高分子材料可以是聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔中的任意一种或几种。导电剂的总质量最高可以达到硫酸铅质量的10%。粘结剂中的聚乙烯醇可以被聚丙烯酸钠（PAA）、羧甲基纤维素钠（CMC）取代，所占份额可略有变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导电胶和硫酸铅的铅酸电池制造方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤一，对于正极板浆料制造：先将导电剂、粘结剂、Pb

【技术特征摘要】
1.一种基于导电胶和硫酸铅的铅酸电池制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，对于正极板浆料制造：先将导电剂、粘结剂、Pb3O4或PbO2、硫酸铅、辅助添加剂及去离子水加入混料釜中，搅拌捏合形成有粘性、浓稠而均匀的浆料；对于负极板浆料制造：先将导电剂、粘结剂、硫酸铅、硫酸钡、辅助添加剂加水混合均匀形成有粘性、浓稠且导电的均匀浆料；
步骤二，把所述的两种粘稠且能导电的浆料分别涂在集流体合金格栅上，在1~5MPa的压力下加压成型，然后干燥，即得到正极板和负极板；
步骤三，把正极板和负极板进行配组、装入电池盒、灌酸、化成，即得到铅酸电池。


2.根据权利要求1所述的铅酸电池制造方法，其特征在于，所述导电剂为在铅酸电池正极或负极环境下能够在1个以上的充放电循环中稳定存在的任何导电物质。


3.根据权利要求1或2所述的铅酸电池制造方法，其特征在于，所述导电剂为超细金属铅粉、Pb3O4、PbO2、石墨、乙炔黑、活性炭、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩中的一种或几种。

【专利技术属性】
技术研发人员：雷立旭，张成都，杨静，杨菲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32