[发明专利]一种卧式铅炭电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学电源相关材料领域，具体涉及一种可用于新能源、电力及通信/通讯领域的卧式铅炭电池及其制备方法。

背景技术

近年来，国内外铅酸蓄电池领域的研究机构和科研人员对于铅碳电池的研发一直保持着极高的热情。例如，专利CN201110214031.3公开了一种新型电动车用铅碳电池，采用多孔活性碳材料、导电剂、粘结剂制备负极后，与正极配组制备电池；专利CN201510466243.9活性碳材料公开了一种铅碳负极的制备方法，向负极铅膏中加入新型多孔碳材料，铅膏与合金板栅组成新型铅碳电池负极；专利CN201510780059.1公开了一种铅炭超级电池及其生产方法，采用高比表面积活性炭材料、导电添加剂和粘结剂构成超级电容活性物质层并压实在极板表面。当认识到向铅酸蓄电池负极添加适当碳材料的优势之后，许多科研人员对所用碳材料的种类、用量和使用方法进行了较为详细的研究和筛选(见Moseley P T,Bonnet B,Cooper A,et al.Lead-acid battery chemistry adapted for hybrid electric vehicle duty[J].J Power Sources,2007,174(1):49–53；CHEN Mei(陈梅).超级电池——超级电容器一体型铅酸蓄电池[J].Chinese Journal of Power Sources(电源技术),2010,34(5):419–420；Moseley P T.High rate partial-state-of-charge operation of VRLA batteries[J].J Power Sources,2004,127(1):27-32.)，并对铅碳电池中碳材料的作用机理进行了分析和评价(见LIU Yong-gang(刘勇刚),TIAN Xin-chun(田新春),YANG Chun-ping(杨春平),et al.环保型铅碳超级电池的研究进展[J].Battery Bimonthly(电池),2011,41(2):112–114；Moseley P T.Consequences of including carbon in the negative plates of Valve-regulated Lead-Acid batteries exposed to high-rate partial-state-of-charge operation[J].J Power Sources,2009,191(1):134–138；KONG De-long(孔德龙),TANG Hai-peng(汤海朋),LI Xian-hong (李现红),et al.电动车辆用超级电池的研究试验[J].Chinese Labat Man(蓄电池),2011,49(1):69-73,76.)。

与一般铅酸蓄电池常用的碳黑、乙炔黑等材料不同的是，目前用于铅碳电池的碳材料主要碳纳米管、碳纤维、有高比表面活性炭、石墨烯及改性碳材料等(见Pavlov D,Nikolov P,Rogachev T.Influence of carbons on the structure of the negative active material of lead-acid batteries and on battery performance[J].J.Power Sources,2011,196(11):5155-5167.)。对于碳材料在负极板中的作用机理的理解和解释，不同文献的报道也是多种多样的，主要包括：导电作用、限制结晶生长作用、电容作用、电渗透作用、晶核作用等。铅碳电池研究的最初目的，主要是基于其高倍率部分荷电态(HRPSoC)工作模式下的优异性能特点，希望能在混合动力汽车(HEV)领域得到广泛应用。而随着我国新能源行业的迅猛发展，风光发电储能配套需求及电网储能配套需求对电池产品的性能提出了更高要求，要求储能电池可以将新能源电力有效储存；储能配套电网是为了实现电网智能化，达到削峰填谷、平抑波动的目的。由于铅碳电池本身突出的充放电性能，因此在新能源领域的应用不断扩大。