[发明专利]一种应用纳米材料的全密封铅酸蓄电池

说明书

本发明涉及一种应用纳米材料的全密封铅酸蓄电池，它属于材料科学和电化学的技术领域。

目前我国全密封铅酸蓄电池(以下简称蓄电池)中采用的是涂膏式极板，经化成后，正极板上的活性物质为P_bO₂，负极板上的为海绵状P_b。正负极板之间有玻纤隔板。电解质是H₂SO₄溶液，它渗透于隔板(呈贫液状态)和活性物质的孔隙中。蓄电池充放电总反应式是：

。放电反应是蓄电池对外作功的过程，参加此反应的是(+)、(-)极活性物质和H₂SO₄，由于活性物质孔隙中的H₂SO₄有限和浓差极化的存在，放电反应进行是有限度的，又由于P_bO₂电阻率大，又造成了蓄电池一定的内阻，因而，目前的蓄电池存在容量小、比能量低、循环使用寿命短等缺点。尤其动力型的蓄电池在高倍率的大电流放电时，上述缺点显得更为严重。

本发明一种应用纳米材料的蓄电池，具有大电流放电容量大、比能量高、循环使用寿命长的特点，它可以克服上述缺点。

为了达到上述目的，本发明的实施方案是在蓄电池极板的活性物质中添加硅基和钛基纳米材料，这是本发明的要点。由纳米材料生产厂提供的硅基纳米材料S_iO_x(x＝1.2∽1.6)粒经10∽20nm，比表面650∽700m²/g。钛基纳米材料T_iO₂，粒径15∽30nm，比表面100m³/g。由于纳米S_iO_x具有庞大的比表面，表面严重配位不足和欠氧等特点，产生了极大的表面效应，表现出极强的活性，很容易与P_bO₂的氧起健合作用，同时又有很强的吸附能力，大量吸附H₂SO₄中的离子()。由于所吸附的H₂SO₄离子的存在，可克服活性物质孔隙中有限的H₂SO₄和浓差极化的缺点，从而使放电反应继续进行。同时，纳米T_iO₂的加入，又促使极板的电阻率大大下降。上述的因素造就了本发明具有大电流(如2小时率)放电容量大、比能量高和循环使用寿命长的特点。

本发明的实施例：试制小批量规格型号为12V、12Ah的应用纳米材料的蓄电池。其中在和膏工序的配方中，添加由纳米材料生产厂提供的S_iO_x0.2∽1.2％和T_iO₂0.05∽0.18％(均为重量％)并充分干拌后再湿拌，制成铅膏、涂成极片，此工序是本发明的核心。其余的制造工序与通常的蓄电池相同，直至成品。取本发明样品A，和型号规格相同的动力型普通的蓄电池样品B，分别测试其主要的电性能指标：

产品    2小时率放电容量(h)    比能量(Wh/kg)     循环寿命(次)

A           2.5∽2.6              38∽40          420∽450

B           2.0∽2.1              30∽32          300∽310

本发明A比B有如下显著的优点：1、2小时率放电容量大，为B的1.23∽1.25倍2、比能量高，为B的1.25∽1.26倍3、循环寿命长，为的1.40∽1.45倍

因而，本发明以其优越的电性能，为电动车辆提供优质的动力电源。