储能用铅蓄电池制造技术

本发明专利技术提供一种储能用铅蓄电池，其具备极板组和浸渍在极板组中的电解液，所述极板组包括多个负极、多个正极和多个隔膜，所述负极包含负极格栅和由所述负极格栅保持的负极活性物质，所述正极包含正极格栅和由所述正极格栅保持的正极活性物质，所述隔膜将所述正极和所述负极隔开，其特征在于，所述正极活性物质为多孔体，总微孔容积为0.087～0.120cm3/g；所述负极活性物质包含原料铅粉和硫酸钡，相对于所述原料铅粉，含有3.2～4.8重量％的所述硫酸钡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储能用铅蓄电池。更详细地说，涉及在低温下具有优良的放电容量和充电接受性的储能用铅蓄电池。
技术介绍
阀控式铅蓄电池具有价格较低廉、输出稳定、免维护等优点，在车辆启动、备用电源、储能系统等领域一直具有广泛的应用。储能系统中使用的铅蓄电池(简称为“储能用铅蓄电池”)可以将自然界中可再生的能源例如太阳能、风能等转化为直流电，调整后将电力输出到外部设备中。由于储能用铅蓄电池需要长期在自然环境下工作，因此，不仅需要具有良好的循环寿命特性，还要求在低温下具有优良的放电容量和充电接受性。另外，储能用铅蓄电池通常在较低的放电倍率下工作，因此需要对极板进行合适的设计，从而在低放电倍率的条件下达到所期望的电池性能。对于铅蓄电池的正极来说，由于作为正极活性物质的二氧化铅(PbO2)的导电性相对较差，因此存在低温下放电困难的问题。另外，正极活性物质在化成后成为多孔体，其微孔结构对铅蓄电池的放电特性也有很大影响，其主要原因是放电过程中在正极活性物质中生成难溶性的硫酸铅结晶，从而堵塞用于供给电解液的微孔，使得放电反应难以继续进行。已知正极活性物质的多孔体中微孔的孔径越小，与电极反应有关的硫酸根离子的扩散越难进行，造成高倍率放电特性的劣化。因此，为了提高铅蓄电池的正极的放电性能，通常采取的措施是增加正极活性物质的总微孔容积、尤其是增加大孔径的微孔容积所占的比例，以利于电解液的扩散，提高正极活性物质的利用率。例如专利文献I中公开了将正极活性物质的总微孔容积控制 在O. 14 O. 18cc/g的范围，从而提高铅蓄电池在高倍率放电下的放电容量。另外，为了实现电池的高容量化，专利文献2中提出了使正极中孔径为I μπι以上的微孔容积为总微孔容积的50%以上的技术方案。但是，这些文献均是针对铅蓄电池在常温、高倍率放电条件下的高容量化而做出的专利技术，对铅蓄电池在低温、低倍率放电条件下的放电特性没有进行研究。对于铅蓄电池的负极来说，由于作为负极活性物质的硫酸铅容易结块，因此具有低温下的充电接受性容易降低的倾向。目前主要采取向负极中加入添加剂的方法来改善电池的低温充电接受性。例如专利文献3中记载了在负极活性物质中相对于铅粉添加2 5重量％的硫酸钡(BaSO4)，硫酸钡作为成核剂使放电产物即硫酸铅容易微细化，从而能够提高低温下电池的充电接受性。但是，在低温环境下，即使采用使用了添加有BaSO4的负极活性物质的负极来制作铅蓄电池，虽然充电接受性在一定程度上得以提高，但难以将充入的电量作为放电容量而取出。这是因为在高的充电状态(SOC)下，作为电解液的硫酸浓度较高，且低温下电解液的粘性变大，离子扩散阻力变高，因此对放电特性产生很大影响。因此，目前的现状是，对于在低温环境下使用的储能用铅蓄电池来说，放电容量和充电接受性仍较低，不能得到理想的电池特性。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开平11-73950A专利文献2 :日本特开平6-140030A专利文献3 :日本特开2003-51307A
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供ー种在低温下具有优良的放电容量和充电接受性的储能用铅蓄电池。本专利技术者们对铅蓄电池在低温下的放电行为进行了研究，结果发现，仅仅増加正极活性物质的总微孔容积、或仅仅增加负极活性物质中的BaSO4的含量，并不能提高低温下的放电容量。进而发现，通过适当降低正极活性物质的总微孔容积并将其控制在适合的范围内，并同时在负极活性物质中添加特定的添加剤，能够提供不仅具有良好的循环寿命特性、而且在低温下具有优良的放电容量和充电接受性的储能用铅蓄电池，从而完成了本专利技术。对上述现象产生的原因尚不明确，但据推測，这是因为低温下电解液的粘性变大，只有具有特定孔径的微孔才对电解液的扩散起决定性的作用，因此，通过将正极活性物质的总微孔容积控制在适 合的范围内，可以改善正极的充放电特性。另外，通过在负极活性物质中添加成核剂和/或其他添加剂，可以改善负极的充放电特性，使正负极之间的充放电特性达到平衡，从而在整体上提高了电池的充放电特性以及循环寿命特性。具体来说，本专利技术的储能用铅蓄电池的特征在于，具备极板组和浸溃在所述极板组中的电解液，所述极板组包括多个负极、多个正极和多个隔膜，所述负极包含负极格栅和由所述负极格栅保持的负极活性物质，所述正极包含正极格栅和由所述正极格栅保持的正极活性物质，所述隔膜将所述正极和所述负极隔开，其特征在于，所述正极活性物质为多孔体,总微孔容积为0. 087 0. 120cm3/g ;所述负极活性物质中包含原料铅粉和硫酸钡，相对于原料铅粉，含有3. 2 4. 8重量％的硫酸钡。优选在所述正极活性物质中存在大量的孔径为0. 8 ii m的微孔。另外，优选所述负极活性物质中含有0. 3 2. 0重量％的导电材料。另外，优选所述负极活性物质中还含有木质素表面活性剤。另外，优选所述负极活性物质与所述正极活性物质的重量比即负极活性物质/正极活性物质为0. 7 0. 95。优选至少所述正极格栅采用了拉网格柵。优选所述隔膜包括由亲水处理后的合成纤维制成的袋状隔膜和由玻璃纤维制成的片状隔膜，所述袋状隔膜中容纳有所述正极，所述片状隔膜夹在所述袋状隔膜与所述负极之间。其中，所述合成纤维中至少包含直径为0. 5 y m 2. 0 y m的丙烯腈系细纤维，优选还包含直径为2. 5 y m 4. 5 y m的丙烯腈系粗纤维。进ー步优选所述丙烯腈系细纤维的含量大于所述丙烯腈系粗纤维的含量。根据本专利技术，可以提供一种储能用铅蓄电池，其不仅具有良好的循环寿命特性，而且即使在低温下也能够得到优良的放电容量和充电接受性。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的铅蓄电池的结构的立体图。图2是表示本专利技术的铅蓄电池在不同环境温度下的放电容量与放电倍率之间的关系的曲线图，(a)环境温度为25°C，(b)环境温度为-15°C。图3是表示本专利技术的正极活性物质的微孔分布的微分曲线图。图4表示本专利技术的正极活性物质的微孔分布的积分曲线图。图5表示本专利技术的负极活性物质的微孔分布的微分曲线图。具体实施例方式对于在不同用途中使用的铅蓄电池来说，要求其具备不同的特性。因此，为了所需要的特性获得最优化，需要对铅蓄电池做出各种不同的设计。本专利技术的储能用铅蓄电池主要用于自然界能量例如太阳能的储能系统，而这些储能用铅蓄电池的使用环境一般是低温 常温，例如-15 40°C， 在极端情况下可以达到-30 50°C，因此，本专利技术的储能用铅蓄电池需要耐受在低温下的长期使用。另外，储能用铅蓄电池所要求的放电倍率较低。根据储能用铅蓄电池的上述特点，本专利技术者们主要研究了在低温和低放电倍率下如何提高铅蓄电池的充放电特性和循环寿命。在本说明书中，低温指的是-30°C至0°C的温度范围，低放电倍率指的是O. OlC至1.0C的范围。下面，结合储能用铅蓄电池的各构成要素，对本专利技术进行详细说明。(正极)正极包括具有极耳的正极格栅、以及由正极格栅保持的正极活性物质。正极格栅可以采用铅蓄电池中常用的拉网格栅和铸造格栅中的任一种，从正极的高容量化的角度出发，优选在正极采用拉网格栅。作为正极活性物质的主原料，可以采用公知的铅粉作为原料铅粉(铅和一氧化铅)，除了原料铅粉以外，还可以包含少量的导电材料、粘结剂等其他添本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能用铅蓄电池，其具备极板组和浸渍在所述极板组中的电解液，所述极板组包括多个负极、多个正极和多个隔膜，所述负极包含负极格栅和由所述负极格栅保持的负极活性物质，所述正极包含正极格栅和由所述正极格栅保持的正极活性物质，所述隔膜将所述正极和所述负极隔开，其特征在于，所述正极活性物质为多孔体，总微孔容积为0.087～0.120cm3/g，所述负极活性物质包含原料铅粉和硫酸钡，相对于所述原料铅粉，含有3.2～4.8重量％的所述硫酸钡。

【技术特征摘要】
1.一种储能用铅蓄电池，其具备极板组和浸溃在所述极板组中的电解液，所述极板组包括多个负极、多个正极和多个隔膜，所述负极包含负极格栅和由所述负极格栅保持的负极活性物质，所述正极包含正极格栅和由所述正极格栅保持的正极活性物质，所述隔膜将所述正极和所述负极隔开，其特征在于，所述正极活性物质为多孔体，总微孔容积为O. 087 O. 120cm3/g,所述负极活性物质包含原料铅粉和硫酸钡，相对于所述原料铅粉，含有3. 2 4. 8重量％的所述硫酸钡。2.根据权利要求1所述的储能用铅蓄电池，其中，所述正极活性物质中存在大量的孔径为O. 8 μ m的微孔。3.根据权利要求2所述的储能用铅蓄电池，其中，在根据水银压入法测得的所述正极活性物质的微孔分布的微分曲线图中，微孔容积在孔径为O. 7 μ m O. 9 μ m的范围内出现峰值。4.根据权利要求1所述的储能用铅蓄电池，其中，所述正极活性物质的总微孔容积为O.090 O. 110cm3/g。5.根据权利要求1 4中任一项所述的储能用铅蓄电池，其中，在所述负极活性物质中，相对于所述原料铅粉，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静，安藤和成，佐佐木健浩，
申请(专利权)人：松下蓄电池沈阳有限公司，松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：