[发明专利]一种碳铅电池负极的制作方法及根据该方法制作的碳铅电池负极

说明书

本发明公开了一种碳铅电池负极的制作方法，其特征在于，包括：提供集流层，包括相反的两个表面；在所述集流层的至少一个表面上涂布保护层；在所述保护层未与所述集流层接触的表面上设置负极活性材料。本发明提出的新的碳铅电池负极的制作方法解决了现有技术中存在的问题并适合于低成本高质量自动化大批量生产。

技术领域

本发明主要涉及电池领域，尤其涉及一种电池负极的制作方法，也涉及根据该方法制作的碳铅电池负极。此外，还涉及一种包含前述碳铅电池负极的储能装置，和包含该储能装置的汽车或舰船。

背景技术

传统的铅酸电池已经被使用了很多年，根据其一种常见结构，一个铅酸电池单元包括交替排列的若干个正极板和若干个负极板，正负极板之间由吸附式玻璃纤维毡(AGM)隔膜分开。该AGM隔膜表面具有很多孔隙，使得带电离子等能够从中穿行而过。正负极板包括板栅和活性物质，其中板栅主要起到支撑及导电作用，且表面上涂覆有活性物质。正极板表面涂覆的活性物质可以是二氧化铅，负极板表面涂覆的活性物质可以是海绵铅。

传统的铅酸电池存在很多技术缺陷，因此，技术人员想了很多办法来改进它们的性能，中国专利ZL02812335.2就是其中的一个例子。该专利公开了一种使用铅酸电池正极和碳超级电容器负极的非对称超级电容器储能装置(又称“碳铅电池”)。其中，负极由铜集流体、导电/防腐/防水的碳保护层以及包括活性炭的负极活性材料层组合构成。碳铅电池实现了铅酸电池和碳超级电容器两者优势互补，从而具有更长的循环寿命、较高的比能量和比功率、快速部分充放电、低温性能好、安全、全回收、成本低、性价比高等优点。

中国专利ZL200780047314.5公开了一种用于上述铅碳电池的负极。该五层负极结构，包括铜集流体、铜集流体之外的耐腐/防水/导电保护层和保护层之外的含碳的负极活性材料层。由于耐腐/防水/导电保护层的存在，铜集流体完全不接触硫酸电解液，从而免于受到稀硫酸的腐蚀。具体来说，该保护层包括用石蜡或松香浸渍的膨胀石墨薄膜，石蜡或松香用于完全密封石墨薄片的孔隙，从而使得碳保护层除导电及防腐外，还具备防水功能，保护铜集流体不受硫酸腐蚀。

但是，上述负极结构并不适合于大批量生产，主要的原因在于，无论是贴膜的方式还是用石蜡或松香浸渍膨胀石墨薄片的方式获得的耐腐蚀导电涂层在制备涂层材料和形成涂层时都非常耗费时间，加工效率很低、制造成本非常高。此外，含有石蜡或松香的耐腐蚀导电涂层在制造和使用中可能会导致很多不良后果。例如，如果非对称超级电容器储能装置在制造过程中正极和负极需要穿过绝缘基片进行焊接(焊接温度180℃以上)，或者在使用中产生大量热，那么石蜡或松香可能会熔化(石蜡或松香的熔点在100℃以下)，这将带来两方面的风险：1.熔化的石蜡或松香会在保护层和负极活性材料界面形成绝缘膜，从而造成电极内阻的显著增加；2.耐腐蚀导电涂层中部分孔隙会露出，从而酸液会透过保护层从而腐蚀铜集流体。

由于上述问题的存在，人们非常希望能够获得一种新的碳铅电池负极的制作方法。

发明内容

人们希望能够获得一种新的碳铅电池负极的制作方法，从而解决上述现有技术中存在的缺陷。

根据本发明的一个方面，提出了一种制作碳铅电池负极的方法，包括：

-提供集流层，包括相反的两个表面，

-在所述集流层的至少一个表面上涂布保护层，

-在所述保护层未与所述集流层接触的表面上设置负极活性材料。

通过上述方案，传统的贴膜工艺和浸蘸(dip)工艺被电极涂布工艺所取代。由于电极涂布技术成熟、自动化高，涂布保护层的效率和质量可以得到非常明显的提升，从而易于实现大批量生产。

其中，所述集流层可以包括金属薄片，优选地包括铅或铅合金。