[发明专利]用于铅酸蓄电池的复合电容器负极板以及铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于适用于在部分荷电状态(PSOC)下重复快速充电和放电的混合动力汽车应用以及如风车和PV(光伏)工业应用的铅酸蓄电池的混合负极板，以及一种铅酸蓄电池。

背景技术

JP-T-2007-506230(这里使用的“JP-T”术语表示PCT专利申请的已公开日文译文)提出一个发明，通过使用包括负极板及其表面上形成的碳混合物涂层的混合负极板作为铅酸蓄电池的负电极，在铅酸蓄电池的PSOC下重复快速充电和放电情况下，与配备有传统负极板的铅酸蓄电池相比，寿命可通过电容器的作用而大幅延长，所述负极板包括多孔集流板和填充其中的铅活性材料，所述碳混合物涂层包括诸如导电碳黑的第一碳材料和诸如活性碳或石墨的具有电容器容量和/或伪电容器容量的第二碳材料这两种碳物质以及粘合剂。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]JP-T-2007-506230

发明内容

[本发明要解决的问题]

但是，已清楚的是，在铅酸蓄电池中，由于充电过程在负电极形成的氢气的量由负电极的氢过电压决定，所以在上述专利文献1中所述的负电极活性材料填充板的表面上形成具有大表面积和低氢过电压的上述碳混合物涂层促进氢气析出，从而在充电过程中由于水电解导致电解液减少。为了抑制这种现象，专利文献1公开了通过向碳混合物混合如铅、锌、铋、银及其化合物的添加剂来增加氢过电压。通过增加这些添加剂可以增加负电极的氢过电压，但所增加的氢电压还不够。调查结果发现，尤其是当将活性碳用作第二碳材料时，氢过电压不能增加，并且活性碳本身的性质极大地影响存在或不存在增加氢过电压效果的表象。

基于这个发现提出本发明。本发明的目的是克服上述传统发明的问题，并且提供一种用于铅酸蓄电池的混合负极板，其基于改进的活性碳，抑制氢过电压降低并且通过增加氢过电压还抑制水还原，从而提高铅酸蓄电池的循环特性，本发明还提供一种使用该混合负极板的铅酸蓄电池。

[解决问题的技术方案]

本发明提供一种如权利要求1所述的铅酸蓄电池的混合负极板，包括负电极活性材料填充板，该填充板的表面上形成有碳混合物涂层，该碳混合物涂层包含用于确保导电性的碳材料、用于确保电容器容量和/或伪电容器容量的活性碳以及至少一种粘合剂，其中该活性碳是经官能团改性的活性碳。

如权利要求2所述，本发明提供如权利要求1所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述经官能团改性的活性碳包含3％到30％(重量)量的挥发成分。

如权利要求3所述，本发明提供如权利要求1所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述碳混合物包含5到70重量份的所述碳材料、20到80重量份的所述活性碳、1到20重量份的所述粘合剂、0到10重量份的增稠剂、以及0到10重量份的短纤维状补强剂。

如权利要求4所述，本发明提供如权利要求1所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中相对于100重量的份所述负电极活性材料，施加到所述负电极活性材料填充板的表面上的碳混合物的量为15重量份或更少。

如权利要求5所述，本发明提供如权利要求1所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述碳混合物涂层具有40％到90％的孔隙度。

如权利要求6所述，本发明提供如权利要求1所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述碳混合物涂层具有0.1mm或更小的厚度。

如权利要求7所述，本发明提供一种包括如权利要求1至6中任一所述混合负极板的铅酸蓄电池。

如权利要求8所述，本发明提供用于如权利要求1至3中任一所述铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述经官能团改性的活性碳是酸性表面官能团。

如权利要求9所述，本发明提供如权利要求9所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述酸性表面官能团的量是将每1克所述活性碳中酸性表面官能团的量除以该活性碳的比表面积后所获得的值，且该值为0.16到3.11μmol/m²。

如权利要求10所述，本发明提供如权利要求9所述的用于铅酸蓄电池的混合负极板，其中所述酸性表面官能团是羧基，并且每1克所述活性碳中羧基的量即为被所述活性碳的比表面积所除后的值，该值为0.01μmol/m²或更大。