一种高比能量铅酸蓄电池及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高比能量铅酸蓄电池，其包括正极板、负极板、第一隔膜及第二隔膜，第一隔膜、正极板、第二隔膜及负极板依次层叠后收叠形成柱状极群，正极板包括薄膜状的正极板栅和正极涂层，正极板栅的正面和背面分别涂覆有正极涂层，负极板包括薄膜状的负极板栅和负极涂层，负极板栅的正面和背面分别涂覆有所述负极涂层，正极板和负极板的厚度均不超过300μm，正极涂层和负极涂层均由活性物质涂覆而成。还公开了一种高比能量铅酸蓄电池的生产方法，其包括下步骤：S1、制备正极板和负极板；S2、制备电池电芯；S3、制备电池单体。本发明专利技术不仅提高了电池的能量密度和充放电功率，而且提升了生产效率和降低了生产成本。产效率和降低了生产成本。产效率和降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高比能量铅酸蓄电池及其生产方法


[0001]本专利技术涉及蓄电池
，具体涉及一种高比能量铅酸蓄电池及其生产方法。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池是由外壳、正负极板及隔板等部分组成，其传统结构是由平板式的极板叠片形成单体电池(如申请号为CN201320052280、名称为:动力型铅酸蓄电池极群组，申请号为CN201811038385、名称为：一种铅酸蓄电池曲面板栅结构)，其中，极板是由栅格状铅合金板栅及活性物质组成，这种结构设计至少存在以下弊端：
[0003]第一、由于板栅需要兼具充放电电流导体以及提供机械强度的作用，其边框厚度一般在1-1.5mm，同时为满足耐腐蚀性能需求，中间荆条厚度一般在0.6-1.2mm，这样导致板栅的重量大，大大降低了成品电池的重量比能量。
[0004]第二、栅格状设计的板栅与活性物质接触面积有限，限制了成品电池的充放电功率。
[0005]第三、受限于板栅的厚度，活性物质的涂覆厚度一般在1-1.2mm，导致极板反应深度不足，使得活性物质利用率一般不超过35％，极大程度限制了电池能量密度的提升。
[0006]第四、这种结构的极板生产包括分切片、包片等工序，过程繁杂，会导致过程报废率、生产能耗和人力资源的提高。
[0007]此外，传统平板叠片式电池的设计还需极耳、汇流排等结构，这不仅进一步降低了成品电池的重量比能量，还造成了额外的内阻损耗，降低能源效率。
[0008]在锂电池储能领域，一般采用镀层制造的铜箔作为集流体和活性物质承载体形成薄膜状的极板带，再经卷绕或叠片工艺生产电池，可以有效提高正负极活性物质的利用率，以达到提高电池能量比能量的目的。而在铅-酸蓄电池领域，出于对电池反应机理的考虑，例如电解液的强酸性、强腐蚀性，以及反应活性物质与集流体的结合等问题，铅或铅合金是作为集流体和活性物质承载体的唯一选择。但由于金属铅自身质软、机械强度低的特性，尚未出现完备的技术方案可以实现类似锂电池的薄膜状极板卷绕式铅酸电池蓄电池。
[0009]例如申请号为201410327285.X的专利技术专利公开了一种卷绕铅酸蓄电池，其采用厚度为0.3-0.5mm的冲裁板栅经填涂活性物质后制成的极板，卷绕形成扇形极耳分布于两端的电池单体，其虽然在一定程度上提高了电池的活性物质利用率以及大电流充放电能力，但由于该专利技术采用冲裁板栅作为集流体，无法进一步降低极板厚度，限制了活性物质的反应深度即活性物质利用率，继而限制了铅酸电池比能量的进一步提高。
[0010]因此，很有必要针对上述弊端对传统铅酸蓄电池的结构设计加以改进。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种高比能量铅酸蓄电池及其生产方法，其不仅提高了电池的能量密度和充放电功率，而且提升了生产效率和降低了生产成本。
[0012]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]一种高比能量铅酸蓄电池，包括正极板、负极板、第一隔膜及第二隔膜，所述第一隔膜、正极板、第二隔膜及负极板依次层叠后收叠形成柱状极群，所述正极板包括薄膜状的正极板栅和正极涂层，所述正极板栅的正面和背面分别涂覆有所述正极涂层，所述负极板包括薄膜状的负极板栅和负极涂层，所述负极板栅的正面和背面分别涂覆有所述负极涂层，所述正极板和负极板的厚度均不超过300μm，所述正极涂层和负极涂层均由活性物质涂覆而成。
[0014]进一步地，所述收叠形成柱状极群的方式包括但不限于绕卷、连续折叠，所述正极板和负极板的厚度均为18-300μm，所述正极板栅的厚度为10-200μm，所述负极板栅的厚度为8-200μm。
[0015]进一步地，所述正极涂层的涂覆高度低于所述正极板栅的高度，以留出正极极耳连接段，所述负极涂层的涂覆高度低于所述负极板栅的高度，以留出负极极耳连接段。
[0016]进一步地，所述正极板栅和负极板栅包括但不限于采用穿孔、无孔结构，所述正极板栅和负极板栅的材质包括但不限于铅箔、铅合金箔、塑料和铅/铅合金复合薄膜。
[0017]进一步地，所述正极涂层和负极涂层至少由铅粉、正负极添加剂、硫酸、纯水混合形成的浆料涂覆而成，所述第一隔膜和第二隔膜包括但不限于采用玻璃纤维隔膜、微孔塑料隔膜、无纺布。
[0018]进一步地，还包括电池外壳，收叠后的柱状极群装入所述电池外壳中，所述电池外壳的形状包括但不限于圆柱体、椭圆柱体、长方体，所述电池外壳采用绝缘材料制成，其包括但不限于ABS工程塑料、PP塑料、PC塑料以及上述材质的复合材料。
[0019]一种高比能量铅酸蓄电池的生产方法，包括以下步骤：
[0020]S1、制备正极板和负极板
[0021]在连续薄膜状正极板栅的表面涂覆有正极涂层，得到厚度不超过300μm的正极板，在连续薄膜状负极板栅的表面涂覆涂覆有负极涂层，得到厚度不超过300μm的负极板；
[0022]S2、制备电池电芯
[0023]将制备完成的正极板和负极板通过收叠方式卷成柱状，并用第一隔膜和第二隔膜将正极板和负极板进行隔离，将收叠形成的柱状极群与正负极端子连接，得到电池电芯；
[0024]S3、制备电池单体
[0025]将电池电芯装入电池外壳中，经注酸化成后，用正、负极盖片封盖得到电池单体。
[0026]进一步地，在步骤S1中，正极板栅的厚度为10-200μm，负极板栅的厚度为8-200μm，正极板和负极板的厚度均为18-300μm，正极涂层的涂覆高度低于所述正极板栅的高度，以留出正极极耳连接段，负极涂层的涂覆高度低于所述负极板栅的高度，以留出负极极耳连接段，正极涂层和负极涂层为至少由铅粉、正负极添加剂、硫酸、纯水混合形成的浆料。
[0027]进一步地，在步骤中S2中，通过正极极耳连接段和负极极耳连接段将极耳引出，或分别将收叠形成的柱状极群的正极极耳连接段和负极极耳连接段连接在一起，再与正负极端子焊接，得到电池电芯。
[0028]进一步地，由步骤中S3中制得的电池单体可采用串联、并联的方式形成电池组。
[0029]采用上述技术方案后，本专利技术与
技术介绍
相比，具有如下优点：
[0030]1、本专利技术采用层叠后收叠的结构设计，将连续的膜状正极板栅和负极板栅分别涂覆正负极活性物质形成厚度不超过300μm的正负极板，膜状板栅与活性物质涂覆厚度小，可
以极大地提高活性物质利用率，从而提高电池的能量密度。
[0031]2、本专利技术采用连续模状板栅作为电流收集导体，其与活性物质接触面积大，对比传统栅格状板栅，耐腐蚀能力提高，不仅可以极大提高电池的充放电功率，而且可以有效提高电池的循环寿命。
[0032]3、本专利技术与传统叠片式铅酸蓄电池相比，无分切片、包片等工序，生产过程简单高效，能极大地提升生产效率并降低生产成本。
[0033]4、本专利技术采用无极耳的结构设计，降低电池内阻，可以提高能源利用率并降低发热现象，同时，无汇流排等结构，可以进一步降低电池重量，提高成品电池重量比能量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，包括正极板、负极板、第一隔膜及第二隔膜，所述第一隔膜、正极板、第二隔膜及负极板依次层叠后收叠形成柱状极群，所述正极板包括薄膜状的正极板栅和正极涂层，所述正极板栅的正面和背面分别涂覆有所述正极涂层，所述负极板包括薄膜状的负极板栅和负极涂层，所述负极板栅的正面和背面分别涂覆有所述负极涂层，所述正极板和负极板的厚度均不超过300μm，所述正极涂层和负极涂层均由活性物质涂覆而成。2.如权利要求1所述的一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，所述收叠形成柱状极群的方式包括但不限于绕卷、连续折叠，所述正极板和负极板的厚度均为18-300μm，所述正极板栅的厚度为10-200μm，所述负极板栅的厚度为8-200μm。3.如权利要求1所述的一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极涂层的涂覆高度低于所述正极板栅的高度，以留出正极极耳连接段，所述负极涂层的涂覆高度低于所述负极板栅的高度，以留出负极极耳连接段。4.如权利要求1所述的一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极板栅和负极板栅包括但不限于采用穿孔、无孔结构，所述正极板栅和负极板栅的材质包括但不限于铅箔、铅合金箔、塑料和铅/铅合金复合薄膜。5.如权利要求1所述的一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极涂层和负极涂层至少由铅粉、正负极添加剂、硫酸、纯水混合形成的浆料涂覆而成，所述第一隔膜和第二隔膜包括但不限于采用玻璃纤维隔膜、微孔塑料隔膜、无纺布。6.如权利要求1所述的一种高比能量铅酸蓄电池，其特征在于，还包括电池外壳，收叠后的柱状极群装入所述电池外壳中，所述电池外壳的形状包括但不限于圆柱体、椭圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈本，
申请(专利权)人：陈本，
类型：发明
国别省市：