[发明专利]阀控式铅酸蓄电池

说明书

技术领域：

本技术涉及制造阀控铅酸蓄电板的正、负极板制备工艺、膜铅酸蓄电池的制造工艺，特别是阀控铅酸蓄电池技术。

背景技术：

铅酸电池在工农业各领域有着广泛的应用，然而，铅酸蓄电池目前还存在着比能量较低，循环寿命短的缺点，同时生产应用中的铅、酸污染不仅破坏了环境，而且严重影响了人们的健康状况。

阀控式密封铅蓄电池以它的无污染、使用寿命长、维护简便等优异性能而得到了广泛的应用，然而阀控式密封铅酸蓄电池在实际使用中所暴露出来的容量不足、比能量低、早期容量衰减现象明显、寿命短等问题也应及时解决。

提高铅酸蓄电池性能，工作是全方位的，从板栅制作、活性物制取、电解液构成至电池结构等各方面都在不断溶入新技术、新材料。作为铅酸蓄电池心脏的正极活性物质被众多专家学者研究最多。为提高铅酸蓄电池正极的性能和延长电池的使用寿命，长期以来，人们十分注重研究正极添加剂对正极活性物质利用率的影响。例如，为改善正极性能而添加碳纤维、各向异性石墨和乙炔碳黑等导电碳素材料，添加稀土金属材料等都已取得了专利。但这些技术效果不是很显著，目前工业化生产应用的也不多。主要原因是铅酸蓄电池正极有大量的Pb02和PbS04，Pb02具有非常强的氧化性和高阳极电位特点，这些技术措施逐渐被氧化失效；PbS04是绝缘体或半导体，铅酸蓄电池在发生电化学反应时，PbS04晶体不断长大，使电极孔道阻塞、活性物质过早软化、脱落或电池失效，从而对铅酸电池的放电性能和使用寿命造成较大的影响。电池结构研究也是大量的，特别是阀控电池从阀体结构到氧、氢化合等研究较多。阀控电池控制阀是阀控电池重要部件，它性能好坏、工作可靠程度与电池寿命等有较大关系。目前的电池控制阀基本分为机械式和橡胶式二大类，工作原理相同，基本是电池进行电化学反应时产生的氧、氢、二氧化碳等气体浓度到一定程度时，阀门自动打开放出气体。这此控制阀存在的问题是，气体排出的同时，水蒸气、酸液也有一定的排出，使电池变干涸报废。

发明内容：

本发明针对阀控铅酸蓄电池目前存在的问题，从改善极板氧化、防止电极孔道阻塞和抑制水蒸气、酸液溢出、建立气体通道等方面采取技术措施，提供一种高比能、高功率、长寿命、耐过放电和可以快速充电的阀控式铅酸蓄电池。

本发明的技术构思是将金属基催化膜技术应用于电池正极，通过催化膜的作用，改善极板氧化程度，提升电化学反应速度，延长电池寿命；还将有机超滤膜技术应用于电池正、负极，通过超滤膜作用防止电极孔道阻塞、活性物质过早软化、脱落，防止电池失效，提高电池性能。本发明还将微孔技术应用于阀控铅酸蓄电池的正负极、控制阀中，使本发明成为真正的免维护膜铅酸蓄电池。本发明蓄电池包括正负极板、活性物质和电解液，其特征是选加金属催化膜作电池正负极，以活性物质重量为基数加入0.5～15％的铜基土氮化铬催化膜颗粒，选用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分离膜孔径为50～400纳米，孔隙率30～60％。本发明选加金属催化膜作电池正负极，还可以活性物重量为基数加入0.5～15％的镍基稀土氮化钛催化膜颗粒，选用聚烯烃基材料制成分离膜固定于阀控位置形成分离膜控制阀，该分离膜孔径为50～400纳米，孔隙率30～60％。

本发明的电池制造方法如下：

一、催化膜制造

以高分子泡沫为载体通过真空离子镀方法制作铜基稀土氮化铬或镍基稀土氮化钛催化膜。具体方法是：

(1)、微粒镶嵌。通过机械添充法将直径几微米到十几微米的铜或镍微粒和稀土微粒(为镧系稀土金属氧化物，0.5～3％)镶嵌到高分子泡沫载体网孔中，再经过滚筒挤压而达到微粒镶嵌牢固并保证随后制备薄膜厚度的均匀性；

(2)、微粒结合。在镶嵌微粒的基体上镀取3～5微米的铬膜或钛膜，使得镶嵌微粒与网基体结合为一体；

(3)、催化膜建立。通过物理汽相沉积法于微孔金属网基体上沉积3-5微米厚的铜基稀土纳米晶氮化铬膜或镍基稀土钠米晶氮化钛膜；

(4)、将催化膜通过机械方法制成颗粒料掺入已和好膏的电池正、负极活性物中，掺加比例0.5—15％(重量比)。

此膜在活性物中能显著改善铅膏中铅化合物和PbS0等电极反应的电导、具有机械连续性和电连续性，有效避免电池失效，改善了电池的深循环能力和延长了电池的使用寿命。以此制作电池极板。

二、分离膜制造