一種活性炭膏及采用活性炭膏制作極板的方法技術

本發明專利技術公開了一種用于制作鉛炭電池負極極板的活性炭膏，其由以下物料的重量百分比配制：活性炭組合物：30~60%、溶劑:40~70%；其中，所述的活性炭組合物由以下物料的重量百分比配制：電容特性炭材料：6.9~96.8%、炭黑：1.5~89%、粘接劑：0.54~77%、增稠劑：0~28%。還公開了一種采用活性炭膏制作極板的方法。采用本發明專利技術活性炭膏制作的鉛炭電池負極極板，其板柵和活性炭基體的結合強度高、導電性好、使用壽命長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及鉛炭電池領域，尤其涉及一種用于鉛炭電池負極極板的覆炭材料以及極板的制作方法。
技術介紹
自從澳大利亞聯邦科學與工業研究會(CSIRO)與日本古川電池株式會社聯合研究并生產鉛炭電池以來。鉛炭電池以其優異的大電流、冷啟動能力和超過普通鉛酸蓄電池三倍以上的循環壽命，在HEV (混合動力車)、大型儲能系統等得到了一定的應用。作為電容材料的活性炭，因其振實密度和鉛粉具有巨大差異，造成其與鉛粉混合時比較困難，且無法混合均勻。雖然在鉛粉和活性炭粉混合時，添加了諸如聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯等粘接劑，但負極板活性物質和活性炭粉粘接效果依然較差。在循環過程中很容易有炭粉析出到隔板中，造成短路；同時因炭粉和鉛粉活性物質是屬于物理粘接，循環過程中粘接很容易失效，造成內阻隨循環次數增加而增大，電池快速失效。針對這個問題，蓄電池生產廠家和研究機構提出了各自的解決方案，雖然一定程度上改善了鉛粉和活性炭復合的難題，但還存在各種問題。中國專利CN102074702指出，通過電沉積的方法，將鉛沉積到活性炭顆粒內部和活性炭顆粒之間空隙以制備鉛炭復合材料。但該方法需要將電鍍鉛的活性炭涂層從母板上刮下，然后再應用到鉛炭電池中。而且該專利也沒有提及如何應用這種鉛炭復合材料的方法。操作方法繁瑣，且應用方法不明。專利CN101764263提出，在負極板柵的不同部位分別涂覆傳統負極活性鉛膏和活性炭電容膏，實現了鉛酸蓄電池和超級電容器的內部并聯。但是這種方法在極板加工時，活性炭涂布區容易在涂覆鉛膏時受到損傷，甚至脫落。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述現有鉛炭電池制作的技術問題，提出一種結合強度高、導電性好、使用壽命長的活性炭膏及采用活性炭膏制作極板的方法。本專利技術提出的活性炭膏，其由以下物料的重量百分比配制活性炭組合物30 60%、溶劑40 70% ；其中，所述的活性炭組合物由以下物料的重量百分比配制電容特性炭材料6. 9 96. 8%、炭黑1. 5 89%、粘接劑0. 54 77%、增稠劑:0 28%。本專利技術提出的采用活性炭膏制作極板的方法，步驟如下步驟I、活性炭膏的制作按比例秤取電容性炭材料、炭黑，粘接劑、增稠劑和溶劑，并將電容性炭材料、炭黑投入混勻了粘接劑和增稠劑的溶劑中，并通過高速分散或者超聲波分散的方法，將所述的物料混合均勻，制成一定粘度的活性炭膏；步驟2、活性炭膏的涂覆將所述活性炭膏涂覆到鉛酸電池負極的板柵上，對涂覆好的板柵進行干燥，待所述板柵的重量穩定時，將其取出，再對所述板柵的表面進行加壓處理；步驟3、板柵的鍍鉛 將所述板柵放入電鍍槽的電鍍液中，浸潤一段時間后，進行電鍍鉛處理，電鍍完成后，再將所述板柵干燥；步驟4、鉛膏的涂覆將干燥完畢的板柵涂覆鉛膏，經淋酸、表干之后，進行固化，制得涂覆所述活性炭膏的極板。本專利技術將電容特性的炭材料、具有較好導電能力的炭黑等、粘接劑和溶劑均勻混合，制成一定粘度的活性炭膏。再將活性炭膏填充在板柵的筋條之間，在合理的鉛合金與活性炭體積的比例條件下，形成完整牢固的網絡包裹著板柵，保證板柵和活性炭基體的結合強度；在活性炭膏中添加了高導電能力的炭黑等物質，確保活性炭膏和板柵之間的導電能力達到鉛膏和板柵之間的水平。不會因為板柵覆蓋一層活性炭，而影響鉛膏與集流體板柵之間的導電能力；涂覆活性炭膏的板柵表面的電鍍鉛具有比較大比表面積和孔隙率，一方面電鍍鉛進入活性炭微孔和活性炭與活性炭之間的空隙中，并沉積下來，與活性炭結合良好，另一方面，電鍍鉛具有比較大的比表面積和粗糙的結構，與鉛膏之間的結合也比較良好。而且電鍍鉛和鉛膏之間通過化學反應形成的結合層也提供了非常好的粘接效果。這樣電鍍鉛作為過渡層，既使活性炭層與鉛膏結合良好，又提供了優良的導電能力。本專利技術有效地克服了現有鉛炭電池存在的缺陷。附圖說明圖Ia為填充活性炭膏的板柵正面的示意圖Ib為圖Ia中A-A向的剖切示意圖Ic為圖Ib中D處放大示意圖Id為圖Ia中B-B向的剖切示意圖2a為制成的極板正面示意圖2b為圖2a中C-C向的剖切示意圖3為鉛碳電池與普通鉛酸電池循環壽命對比曲線。具體實施例方式下面通過結合實施例和圖對本專利技術作進一步的說明。本專利技術提供的活性炭膏，其由以下物料的重量百分比配制活性炭組合物30 60%、溶劑40 70%。其中，所述的活性炭組合物由以下物料的重量百分比配制電容特性炭材料6. 9 96. 8%、炭黑1. 5 89%、粘接劑0. 54 77%、增稠劑:0 28%。電容特性炭材料包括活性炭，要求其比表面積在100(T3000m2/g,優選150(Tl800m2/g ;或炭纖維，即具有雙電層電容/贗電容特性的炭纖維。炭黑包括乙炔黑、科琴黑、導電石墨等可形成導電網絡結構的炭材料。粘接劑包括聚偏四氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡膠等。增稠劑為羧甲基纖維素鹽，如，羧甲基纖維素鈉(CMC)。。溶劑包括去離子水、丙酮、無水乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。適合于去離子水的粘接劑是聚四氟乙烯和丁苯橡膠；適合丙酮等有機溶劑的是聚偏四氟乙烯。·本專利技術采用活性炭膏制作極板的方法，步驟如下步驟I、活性炭膏的制作按比例秤取電容性炭材料、炭黑，粘接劑、增稠劑和溶劑，并將電容性炭材料、炭黑投入混勻了粘接劑和增稠劑的溶劑中，并通過高速分散或者超聲波分散的方法，將所述的物料混合均勻，制成一定粘度的活性炭膏。實施例中可以采用如下配比活性炭組合物30%、溶劑70% ；或活性炭組合物60%、溶劑40% ;或活性炭組合物45%、溶劑:55%。而其中的活性炭組合物由以下物料的重量百分比配制(1)電容特性炭材料96. 8%、炭黑1. 5 %、粘接劑1. 7%。或(2)電容特性炭材料6. 9%、炭黑或(3)電容特性炭材料7 %、炭黑或(4)電容特性炭材料52%、炭黑或(5)電容特性炭材料10%、炭黑44%、粘接劑37. 1%、增稠劑12%。89%、粘接劑0. 54%、增稠劑3. 46%ο10%、粘接劑:10%、增稠劑:28%。8%、粘接劑77%、增稠劑5%。20000按照上述比例將物料混合，在一定轉速下進行分散，當其漿料粘度在300mpa*s時,視為分散完全,最好粘度為10000 20000mpa*s。步驟2、活性炭膏的涂覆將上述制得的活性炭膏涂覆到鉛酸電池負極的板柵上，涂覆的厚度不超過板柵厚度Imm為宜。涂覆好的板柵放入烘箱中，在一定溫度下進行干燥，溫度以粘接劑和增稠劑等各種添加物不發生分解為宜，一般選擇在6(Γ120度，優選6(Γ85度。待其重量重量穩定不變化時取出，在一定的壓力下，采用輥壓或者擠壓的方式對板柵的表面進行加壓處理，板柵的厚度壓縮量為I % 20%，優選2% 5%，這樣使得板柵與活性炭之間以及活性炭與活性炭之間的結合力提高。所選的板柵，結構應以使活性炭膏與其結合良好，不至于輕易脫落為宜。例如鉛合金鑄造板柵、拉網板柵、泡沫炭板柵、沖孔純鉛板柵等。如圖Ia 圖Id所示，I為涂覆在板柵筋條間的活性炭膏；2為板柵橫向筋條；3為板柵的縱向筋條；4為板柵邊框。為了確保活性炭膏與板柵結合良好，填入板柵筋條2、3與板柵邊框4之間空隙中的活性炭膏I的體積與所有的板柵合金體積要在合理的范圍之內。一般情況下，板柵合金體積與活性炭膏體積比在20 80 20 80，優先取50 60:40 60本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種活性炭膏，其特征在于，由以下物料的重量百分比配制：活性炭組合物：30~60%、溶劑:?40~70%；其中，所述的活性炭組合物由以下物料的重量百分比配制：電容特性炭材料：6.9~96.8%、炭黑：1.5?~89%、粘接劑：0.54~77%、增稠劑：0~28%。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡金豐，張華農，衣守忠，彭斌，
申請(專利權)人：深圳市雄韜電源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：