一種蓄電池極板結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄電池極板結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明蓄電池極板結(jié)構(gòu)，包括：極耳、碳材料復(fù)合層、板柵。在所述極板的中間層設(shè)有極耳；在中間層的上、下層分別設(shè)有碳材料復(fù)合層；在碳材料復(fù)合層的上下外層分別設(shè)有板柵；所述的板柵上涂覆有鉛膏；經(jīng)復(fù)合而成為蓄電池單塊極板。其中，所述極耳由鉛、錫、銀金屬合金制成。所述極耳的形狀為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。所述碳材料復(fù)合層選用的材料包括：稻殼、秸稈。所述的板柵為蜂窩結(jié)構(gòu)。所述的板柵，采用導(dǎo)電高分子材料壓制而成。本發(fā)明徹底消除了鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的鉛重金屬污染；解決了鉛酸蓄電池因震動而鉛膏脫落問題；解決了鉛酸蓄電池的質(zhì)量比能量問題。本發(fā)明可提高電池能量60W/kg以上。
【專利說明】一種蓄電池極板結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及蓄電池領(lǐng)域，特別涉及一種鉛酸蓄電池極板結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在鉛酸蓄電池領(lǐng)域，傳統(tǒng)所使用的鉛鈣合金板柵與金屬匯流排中含有大量 的鉛，在澆鑄、化成、焊接階段造成了嚴(yán)重的重金屬鉛污染。
[0003] 另外，鉛基活性物質(zhì)的理論比能量為170w. h/kg，實際僅為理論比能量的1/5。比 能量低的主要原因，一個是活性物質(zhì)反應(yīng)效率低于50 %且質(zhì)量僅40 %;另一個是HSCV離子 受極板厚度，材質(zhì)制約，板柵和其它非成流物質(zhì)占近40%，活性物質(zhì)、板柵質(zhì)量、電解質(zhì)密度 之間的關(guān)系極不合理。
[0004] 因此，需要從新材料、新工藝和新型結(jié)構(gòu)設(shè)計的源頭來解決上述問題，否則，鉛酸 蓄電池是很難有所突破。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種無污染、提高電池比能量、提高 反應(yīng)物質(zhì)反應(yīng)效率的蓄電池極板結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] -種蓄電池極板，包括：極耳、碳材料復(fù)合層、板柵，其特征在于：在所述極板的中 間層設(shè)有極耳；在中間層的上、下層分別設(shè)有碳材料復(fù)合層；在碳材料復(fù)合層的上下外層 分別設(shè)有板柵；所述的板柵上涂覆有鉛膏；經(jīng)復(fù)合而成為蓄電池單塊極板。
[0008] 其中，所述極耳由鉛、錫、銀金屬合金制成。
[0009] 所述的極耳材料的厚度為0· 8mm?1mm。
[0010] 所述極耳的形狀為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包括：斜拉網(wǎng)、五邊形網(wǎng)、條形網(wǎng)。
[0011] 所述極耳與蓄電池中反應(yīng)物質(zhì)的接觸面積不小于50 cm 2。
[0012] 所述碳材料復(fù)合層的厚度為〇· 1mm?〇· 8mm。
[0013] 所述碳材料復(fù)合層，所選用的原材料包括：稻殼、秸桿。
[0014] 所述的板柵為蜂窩結(jié)構(gòu)，其蜂窩結(jié)構(gòu)的孔包括：六邊形孔、五邊形孔、四邊形孔。
[0015] 所述的板柵，采用導(dǎo)電高分子材料壓制而成。其中，所述導(dǎo)電高分子材料選用下列 材料：導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán)氧樹脂。
[0016] 在所述的板柵內(nèi)設(shè)有預(yù)留槽，以便于導(dǎo)線穿設(shè)連接。
[0017] 所述蓄電池板柵與蓄電池中反應(yīng)物質(zhì)的接觸表面積大于600 cm 2。
[0018] 所述蓄電池板柵的質(zhì)量小于40g。
[0019] 所述蓄電池板柵的尺寸為：193. 9_X 155. 3_X4mm ;或為 193. 9mmX 155. 3mmX 5mm〇
[0020] 所述蓄電池單塊極板的整體厚度小于6mm。
[0021] 所述蓄電池單塊極板的總質(zhì)量小于120g。
[0022] -種蓄電池極板的生產(chǎn)方法，其特征在于：它包括以下步驟：
[0023] A、蓄電池極板極耳的制備：
[0024] 將重量比為60 :37:3的鉛、錫、銀金屬合金，經(jīng)熱澆注工藝，利用磨具制成網(wǎng)狀，即 可得蓄電池極板極耳；
[0025] B、碳材料復(fù)合層的制備：
[0026] 至少選用原材料的一種，它包括：稻殼、結(jié)桿；將原材料混合后，在1850 °C? 2280°C溫度下，燒制而成為單相碳晶體；經(jīng)超細(xì)雷蒙物化粉碎過250目篩，得碳晶體粉末； 將單相碳晶體粉末中加入粘接劑；經(jīng)織造工藝得到厚度為〇. 1-0. 8mm的碳材料復(fù)合層；
[0027] C、導(dǎo)電高分子蓄電池板柵的制備：
[0028] 將導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán)氧樹脂，按5. 8 :1. 2 :1的摩爾比進(jìn)行混合 后造粒；然后利用模具在100 □ 35% T/cm 2的壓強(qiáng)下，300°C高溫下，壓制得到導(dǎo)電高分子 蓄電池板柵；
[0029] D、將所述的碳材料復(fù)合層熱壓覆蓋于蓄電池板柵表面；
[0030] 將上述制備而成的板柵、碳材料復(fù)合層、極耳、碳材料復(fù)合層、板柵依次壓制復(fù)合； 并在最外層板柵蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)敷涂有鉛膏，即制成為蓄電池單塊極板。
[0031] 其中，所述粘接劑，包括；熱熔型環(huán)氧樹脂。
[0032] 本發(fā)明的蓄電池極板制作的二次電池，采用模塊化設(shè)計，可根據(jù)需求按電池的外 觀大小進(jìn)行組合或裁剪；同時，也可按其容量或電壓大小進(jìn)行組合或連接。
[0033] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0034] 1、由于本發(fā)明采用蓄電池板柵替代鉛酸蓄電池中的鉛鈣合金板柵，同時采用鉛、 錫、銀金屬合金板耳，取代了鉛金屬匯流排，故大大減少了鉛酸蓄電池中的重金屬鉛的用 量，節(jié)約50%以上，徹底消除了鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的鉛重金屬污染。
[0035] 2、本發(fā)明的蓄電池板柵是鉛鈣合金板柵質(zhì)量的約20%，大大提高了極板反應(yīng)物質(zhì) (鉛膏）和起承載導(dǎo)電作用板柵的質(zhì)量比。鉛酸電池中鉛鈣合金板柵質(zhì)量和反應(yīng)物質(zhì)鉛膏 的比為1 :1. 1?1.4,非金屬板柵則為1 :8?12,這樣鉛酸蓄電池的質(zhì)量比能量由35w.h/ kg上升到60w. h/kg以上，故本發(fā)明質(zhì)量比能量大大提高。
[0036] 3、普通的鉛酸蓄電池鉛鈣板柵單片較薄（1毫米左右），反應(yīng)物質(zhì)鉛膏粘貼在其兩 面，電化學(xué)反應(yīng)為二維的，在其兩面反應(yīng)，反應(yīng)面積較小，反應(yīng)效率約為30%左右。而本發(fā)明 的蓄電池板柵為多邊形蜂窩結(jié)構(gòu)，電化學(xué)反應(yīng)為三維的，故反應(yīng)面積成倍提高，反應(yīng)效率提 高到70%以上。本發(fā)明蓄電池板柵最佳蜂窩結(jié)構(gòu)為六邊形，反應(yīng)物嵌入板柵之中，與板柵形 成一個牢固的整體，大大提高了反應(yīng)物質(zhì)和板柵的牢固性，解決了鉛酸蓄電池因震動而鉛 膏脫落問題。
[0037] 4、由碳材料形成的復(fù)合層也大大提高了板柵的導(dǎo)電性能。
[0038] 5、本發(fā)明蓄電池正極板采用雙板柵疊加、其中間引出鉛、錫、銀金屬合金極耳的結(jié) 構(gòu)方式，故大大地提高了反應(yīng)物質(zhì)的反應(yīng)效率，解決了鉛酸蓄電池的質(zhì)量比能量問題。本發(fā) 明可提高電池能量60W/kg以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 圖1-1、圖1-2、圖1-3為本發(fā)明蓄電池極板的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明蓄電池極板中極耳結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖3為本發(fā)明蓄電池極板中碳材料復(fù)合層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖4為本發(fā)明蓄電池極板中板柵結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 附圖標(biāo)號：
[0044] 極耳1 ;碳材料復(fù)合層2、2' ；板柵3、3' ；蜂窩孔4、預(yù)留槽5。

【具體實施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0046] 如圖1-圖4所示，本發(fā)明蓄電池極板，包括：極耳1、碳材料復(fù)合層2、2'、板柵3、 3'。在所述極板的中間層設(shè)有極耳2;在中間層的上、下層分別設(shè)有碳材料復(fù)合層2、2' ；在 碳材料復(fù)合層2、2'的上下外層分別設(shè)有板柵3、3' ；所述的板柵3、3'上涂覆有鉛膏；經(jīng)復(fù) 合而成為蓄電池單塊極板。
[0047] 其中，所述極耳1由鉛、錫、銀金屬合金制成。
[0048] 所述的極耳1材料的厚度為0· 8mm?1mm。
[0049] 所述極耳1的形狀為條形網(wǎng)；或為斜拉網(wǎng)、五邊形網(wǎng)。
[0050] 所述極耳1與蓄電池中反應(yīng)物質(zhì)的接觸面積不小于50 cm 2。
[0051] 所述碳材料復(fù)合層2的厚度為0· 1mm?0· 8mm。
[0052] 所述碳材料復(fù)合層2,所選用的原材料包括：稻殼、秸桿。
[0053] 所述的板柵3為蜂窩結(jié)構(gòu)，其蜂窩結(jié)構(gòu)的孔為六邊形孔；或為五邊形孔、四邊形 孔。
[0054] 所述的板柵3,采用導(dǎo)電高分子材料壓制而成。其中，所述導(dǎo)電高分子材料選用下 列材料：導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán)氧樹脂。
[0055] 在所述的板柵3內(nèi)設(shè)有預(yù)留槽5,以便于導(dǎo)線穿設(shè)連接。
[0056] 所述蓄電池板柵3與蓄電池中反應(yīng)物質(zhì)的接觸表面積大于600 cm 2。
[0057] 所述蓄電池板柵3的質(zhì)量小于40g。
[0058] 所述蓄電池板柵3的尺寸為：193. 9mmX 155. 3mmX4mm ;或為 193. 9mmX 155. 3mmX 5mm〇
[0059] 所述蓄電池單塊極板整體厚度小于6mm。
[0060] 所述蓄電池單塊極板的總質(zhì)量小于120g。
[0061] 本發(fā)明蓄電池極板的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟：
[0062] A、蓄電池極板極耳1的制備：
[0063] 將重量比為60 :37:3的鉛、錫、銀金屬合金，經(jīng)熱澆注工藝，利用磨具制成網(wǎng)狀，即 可得蓄電池極板極耳1 ;
[0064] B、碳材料復(fù)合層2的制備：
[0065] 至少選用原材料的一種，它包括：稻殼、結(jié)桿；將原材料混合后，在1850 °C? 2280°C溫度下，燒制而成為單相碳晶體；經(jīng)超細(xì)雷蒙物化粉碎過250目篩，得碳晶體粉末； 將單相碳晶體粉末中加入粘接劑；經(jīng)織造工藝得到厚度為〇. 1-0. 8mm的碳材料復(fù)合層2 ; [0066] C、導(dǎo)電高分子蓄電池板柵3的制備：
[0067] 將導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán)氧樹脂，按5. 8 :1. 2 :1的摩爾比進(jìn)行混合 后造粒；然后利用模具在100T/cm 2的壓強(qiáng)下，300°C高溫下，壓制得到導(dǎo)電高分子蓄電池板 柵3 ;
[0068] D、將所述的碳材料復(fù)合層2熱壓覆蓋于蓄電池板柵3表面；
[0069] 將上述制備而成的板柵3、碳材料復(fù)合層2、極耳1、碳材料復(fù)合層2、板柵3依次壓 制復(fù)合；并在最外層板柵3蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)敷涂有鉛膏，即制成為蓄電池單塊極板。
[0070] 其中，所述粘接劑，包括；熱熔型環(huán)氧樹脂。
[0071] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；對本發(fā)明 進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種蓄電池極板，包括：極耳、碳材料復(fù)合層、板柵，其特征在于：在所述極板的中間 層設(shè)有極耳；在中間層的上、下層分別設(shè)有碳材料復(fù)合層；在碳材料復(fù)合層的上下外層分 別設(shè)有板柵；所述的板柵上涂覆有鉛膏；經(jīng)復(fù)合而成為蓄電池單塊極板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述極耳，由鉛、錫、銀金屬合金 制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述極耳的形狀為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包 括：斜拉網(wǎng)、五邊形網(wǎng)、條形網(wǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述碳材料復(fù)合層，所選用的原材 料包括：稻殼、結(jié)桿。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述的板柵為蜂窩結(jié)構(gòu)，其蜂窩結(jié) 構(gòu)的孔包括：六邊形孔、五邊形孔、四邊形孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述的板柵，采用導(dǎo)電高分子材料 壓制而成，其中，所述導(dǎo)電高分子材料選用下列材料：導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán) 氧樹脂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池極板，其特征在于：所述碳材料復(fù)合層的厚度為 0. 1mm ?0· 8mm η
8. -種蓄電池極板的生產(chǎn)方法，其特征在于：它包括以下步驟： Α、蓄電池極板極耳的制備： 將一定重量比的鉛、錫、銀金屬合金，經(jīng)熱澆注工藝，利用磨具制成網(wǎng)狀，即可得蓄電池 極板極耳； Β、碳材料復(fù)合層的制備： 至少選用原材料的一種，它包括：稻殼、結(jié)桿；將原材料混合后，在1850°C?2280°C溫 度下，燒制而成為單相碳晶體；經(jīng)超細(xì)雷蒙物化粉碎過250目篩，得碳晶體粉末；將單相碳 晶體粉末中加入粘接劑；經(jīng)織造工藝得到厚度為〇. 1-0. 8mm的碳材料復(fù)合層； C、 導(dǎo)電高分子蓄電池板柵的制備： 將導(dǎo)電ABS材料、聚苯胺材料、熱熔性環(huán)氧樹脂，按5. 8 :1. 2 :1的摩爾比進(jìn)行混合后造 粒；然后利用模具在100 □ 35% T/cm 2的壓強(qiáng)下，300°C高溫下，壓制得到導(dǎo)電高分子蓄電 池板柵； D、 將所述的碳材料復(fù)合層熱壓覆蓋于蓄電池板柵表面； 將上述制備而成的板柵、碳材料復(fù)合層、極耳、碳材料復(fù)合層、板柵依次壓制復(fù)合；并在 板柵蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)敷涂有鉛膏，即制成為蓄電池單塊極板。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電池極板的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述粘接劑，包括；熱 熔型環(huán)氧樹脂。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電池極板的生產(chǎn)方法，其特征在于：所述鉛、錫、銀金屬合 金的重量比為60 :37:3。
【文檔編號】H01M4/14GK104157846SQ201410388075
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】曹國防, 楊宇光, 許志強(qiáng) 申請人:深圳平樂新能源投資有限公司