动力型铅酸蓄电池正极板制造技术

本发明专利技术公开了一种动力型铅酸蓄电池正极板，该正极板包括：正极板栅和涂覆于正极板栅表面的由二氧化铅中混入短切碳纤维增强材料制成的活性物质层。本发明专利技术所提供的动力型铅酸蓄电池正极板，其正极活性物质中混合了短切碳纤维材料，碳纤维材料具有较高的比强度和比模量，在电池充放电过程中，碳纤维各组分不参与电池的电化学反应，使得正极板具有高强度、高强承载能力及较强的抗蠕变能力，可大大提高活性物质之间以及活性物质与正极板栅小格之间的结合力，从而使得活性物质不易软化、脱落，进而可提高铅酸蓄电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及蓄电池
，尤其涉及一种动力型铅酸蓄电池正极板。
技术介绍
能源是现代社会发展的基础，是现代人们赖以生存的必需。在人们日渐关注环保和绿色能源的今天，电动车这种轻便快捷、无污染、使用成本低的交通工具，已越来越普及。给电动车提供电能的设备为蓄电池，即蓄电池是电动车的能源。目前，应用于电动车上的蓄电池多为铅酸蓄电池(约占市场份额的95%以上)，这得益于铅酸蓄电池具有资源丰富、价格低廉且安全性能好等多项优点。但是，相对镍-金属氢化物电池或锂电池等电池体系来说，所述铅酸蓄电池又具有使用寿命短的缺点，从而造成资源损耗多的问题。根据多项研究表明，造成电动车用动力 型铅酸蓄电池寿命短的主要原因之一是铅酸蓄电池正极板上的活性物质(一般为二氧化铅)软化，进而使得正极活性物质二氧化铅脱落到电解液中，在电池内部形成短路，从而使电池失去容量，造成电池失效。而造成正极活性物质软化、脱落的原因与作为电动车动力的这种铅酸电池的使用条件是密切相关的。动力型铅酸电池的使用状况是重负荷、深循环，在这种使用条件下，电池的正极活性物质在多次深充电和深放电后，活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合减弱，并且电池深循环使用，充电时间长，正极活性物质受到充电时存在的析氧冲击严重，活性物质密度下降，最后软化脱落，导致电池失效。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种动力型铅酸蓄电池正极板，该正极板能有效的提高动力型铅酸蓄电池的使用寿命。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案—种动力型铅酸蓄电池正极板，该正极板包括正极板栅和涂覆于所述正极板栅表面的活性物质层；其中，所述的活性物质层由二氧化铅中混入短切碳纤维增强材料制成。优选的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述正极板栅为电解铅。优选的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述短切碳纤维增强材料的总重量占活性物质层铅重量的0.000Γ0. 09%。优选的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述短切碳纤维增强材料的组分包括炭纤维、石墨纤维和分散剂。进一步的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述炭纤维和石墨纤维的比强度均为2000MPa，比模量均为250GPa，长度为2 6mm。优选的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述分散剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和羟乙基纤维素中的一种或多种。优选的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述短切碳纤维增强材料的组分重量百分比为炭纤维5 70%、石墨纤维5 70%、分散剂f 45%。进一步的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述短切碳纤维增强材料的组分重量百分比为炭纤维15 55%、石墨纤维20 60%、分散剂5 35%。特别的，上述动力型铅酸蓄电池正极板中，所述碳纤维增强材料的组分重量百分比为炭纤维35%、石墨纤维40%、分散剂25%。从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的动力型铅酸蓄电池正极板，由于其正极活性物质中加入了具有较高的比强度和比模量的碳纤维增强材料，所制成的正极板具有高强度和高强承载能力，从而增强了正极板的结构强度和尺寸稳定性；且由于正极活性物质中的碳纤维各组分不参与电池的电化学反应，因此，随着电池充放电的进行，所述正极板 的结构强度依旧不变，从而大大提高了所述正极板的抗蠕变能力，提高了活性物质之间以及活性物质与正极板栅小格之间的结合力，使得所述活性物质不易软化、脱落，进而提高了铅酸蓄电池的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本专利技术的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本专利技术实施例提供的一种动力型铅酸蓄电池正极板的结构示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。铅酸蓄电池的正极活性物质是由^-PbO2和β-PbO2这两种二氧化铅晶型组成的，其中^-PbO2具有较好的机械强度和较大的尺寸，由Pt-PbO2所形成的多晶网络可以作为活性物质的骨骼，在正极活性物质中起网络和骨骼作用，使正极活性物质的结构得以完整，而使电极具有较长的寿命。而P-PbO2具有较小的尺寸和较大的比表面积，电化学活性强于沒-PbO2,可给出大的比容量，是电极容量的主要提供者，所以正极的活性和寿命受^i-PbO2和β-Pbo2在二氧化铅中各占比例的影响。在铅酸电池的酸性电解液中，随着循环的进行沒-PbO2和β -PbO2的相对含量会发生变化，因为在酸性较强的溶液中，电池放电时^-PbO2生成PbSO4，放电产物PbSO4充电时氧化成β -PbO2，所以在电池充放电的循环中，^-PbO2会逐渐转化为β_ΡΚ)2。这种转化在电池循环的初期电池容量会逐渐升高，但随着充放电的深入进行，正极物质中Jl-PbO2的相对比例越来越小，从而网络受到削弱和破坏，正极活性物质的结构强度变弱，活性物质之间的结合力逐渐减弱，并且在电池充电的过程中析氧的冲击下，整个正极活性物质的密度下降，最终导致正极活性物质软化并脱落，电池寿命终止。此外，重负荷、深循环使用的铅酸电池，其正极板栅的腐蚀较其他部分严重，正极板栅在遭受腐蚀时会发生变形，板栅的尺寸线性增大。因腐蚀的最终产物PbO2的分子体积大约为铅体积的I. 4倍，再加上腐蚀产物PbO2薄膜具有一定的孔隙，这样腐蚀产物的体积比铅合金体积大得多，使板栅金属处于应力状态下，板栅逐渐发生蠕变而线性长大，也是造成电池正极活性物质容易软化脱落的一个重要因素。电池放电时，正极活性物质PbO2转化为PbSO4,由于PbSO4的比容比PbO2大，所以整个正极板物质体积要增加，如果容纳活性物质的板栅小格子容积不变，则PbSO4的形成只能使极板的孔隙率降低，表观体积不会变化。但是在板栅变形长大时，整个正极的体积也会增长，正极膨胀，在电池充电时PbSO4又转化为PbO2，这样孔隙率随着循环次数的增加而增加，正极发生了严重膨胀，孔隙率过分增加，活性物质颗粒之间的结合力降低，电接触被破坏，电池失效。而造成正极活性物质软化、脱落的原因与作为电动车动力的这种铅酸电池的使用条件是密切相关的。动力型铅酸电池的使用状况是重负荷、深循环，在这种使用条件下，电池的正极活性物质在多次深充电和深放电后，活性物质之间以及活性物质与板栅之间的结合减弱，并且电池深循环使用，充电时间长，正极活性物质受到充电时存在的析氧冲击严重，活性物质密度下降，最后软化脱落，导致电池失效。因此，为了提高动力型铅酸蓄电池的使用寿命，亟待解决的问题是提高正极板的 强度和抗蠕变能力。专利技术人研究发现碳纤维除具有一般碳材料的各种优良性能外，还具有相当高的比强度和比模量，力学性能优异；在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，因此，碳纤维是新一代的增强材料。所述碳纤维作为增强材料被加入到树脂、金属、陶瓷等材料中，构成的高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等也均具有优异的增强性能。例如碳纤维增强树脂复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于，包括：正极板栅和涂覆于所述正极板栅表面的活性物质层；其中，所述的活性物质层由二氧化铅中混入短切碳纤维增强材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于，包括正极板栅和涂覆于所述正极板栅表面的活性物质层；其中，所述的活性物质层由二氧化铅中混入短切碳纤维增强材料制成。2.根据权利要求I所述的动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于所述正极板栅为电解铅。3.根据权利要求I所述的动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于所述短切碳纤维增强材料的总重量占活性物质层铅重量的O. 000Γ0. 09%。4.根据权利要求I所述的动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于所述短切碳纤维增强材料的组分包括炭纤维、石墨纤维和分散剂。5.根据权利要求4所述的动力型铅酸蓄电池正极板，其特征在于所述分散剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和羟乙基纤维素中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳颖，高建峰，张娟，周建国，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：