專利名稱：一種使用鈦鉑合金作為集電極的高能蓄電池制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高能蓄電池的制作方法，具體是提供一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法
背景技術(shù)：
超級高能電池，是介于超級電容器和電池之間的儲能器件。它既具有電容器可以快速充放電的特點，又具有電化學(xué)電池的儲能機理。超級電容電池儲存電荷的能力強，并具有充放電速度快、效率高、大大減少對環(huán)境污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬，因此具有高比功率、大電容和循環(huán)壽命長等特點，成為一種新型的儲能裝置，普遍應(yīng)用于移動通信、信息技術(shù)、消費電子、快充電動汽車、快充電動車、電網(wǎng)儲能站，航空航天和國防科技等領(lǐng)域， 在世界范圍內(nèi)引起了極大關(guān)注。特別是目前制造鉛酸電池廠家轉(zhuǎn)型升級更新?lián)Q代的最好產(chǎn)品。投資少上馬快，原有現(xiàn)成的鉛酸電池廠家設(shè)備不需要很大的改造都可生產(chǎn)。隨著全球經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，資源和能源日漸短缺，生態(tài)環(huán)境日益惡化，人類將更加依賴于太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能或氫能等可再生能源。其中，在太陽能和風(fēng)能等儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，目前主要以鉛酸蓄電池技術(shù)為主，這種技術(shù)存在壽命短(約300 500次)、工作溫度范圍窄、大電流接受能力差，不府合環(huán)保的要求等缺陷。國家采取有力措施關(guān)停轉(zhuǎn)型是歷史發(fā)展的需要。現(xiàn)有無機體系超級電容主要有碳-碳對稱型的鎳電極-碳混合型堿性體系，盡管其壽命較長，還有鋰電池，但價格是同類型鉛酸蓄電池的8-10倍以上、且工作電位窗口只有1. 5V，比能量只有5-8wh/kg左右，難以在儲能系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對問題，提供一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法， 其制作出的蓄電池容量大、重量輕，能快充、使用壽命全面提升，上馬快、達(dá)到成本低、老百性用得起，并符合環(huán)保、新能源產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入條件的要求。本發(fā)明的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，其采用的技術(shù)方案如下—種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，包括以下步驟A、將鉛粉、碳纖維、導(dǎo)電炭黑、腈綸短纖維、稀硫酸加水，在60攝氏度以下和膏3個小時，將所述的膏雙面涂覆在鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，再于80攝氏度經(jīng)過50個小時固化，最后將固化好的極板放入電解液，制得正極板；B、將活性炭、碳纖維、木素磺酸鈉、聚四氟乙烯、硫酸鋇、乙二酸、氧化鈦、腐植酸、 腈綸短纖維、鉛粉、加去離子水，再加入密度為1.45g/cm3的硫酸溶液，在60攝氏度以下和膏3個小時，將所述的膏雙面涂覆在鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，進(jìn)行70°C 80°C的固化干燥，放入電解液中，最后制得負(fù)極板；C、將制得的正極板和負(fù)極板用超細(xì)玻璃纖維隔膜包覆，以1. 2g/cm3的H2SO4作為電解液，組裝成本發(fā)明的高能蓄電池。步驟A中，還包括加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。步驟B中，還包括加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。步驟A和步驟B中，還包括都加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。鈦鉬合金網(wǎng)片為純度99. 8以上的鈦鉬合金制成，厚度為0. 2 0. 3mm，其拉網(wǎng)孔大小為0. 3*0. 2mm，并壓平。本發(fā)明的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，在純鈦鉬合金網(wǎng)片上以鉛粉為主要成分的活性物質(zhì)和以活性炭為主要成分的活性物質(zhì)分別涂覆到集電極基體的兩面區(qū)域，然后烘干固化后放電解液中化成，制成高能電池。其中以鉛粉為主要成分的活性物質(zhì)主要包括鉛粉、短纖維、石墨，導(dǎo)電炭黑、以活性炭為主要成分的活性物質(zhì)主要包括導(dǎo)電炭黑、活性炭、碳納米管，聚四氟乙稀，腐植酸，乙二酸，氧化鈦，碳纖維、木素磺酸鈉和硫酸鋇；稀硫酸和水。本方法中，以鉛粉為主要成分的活性物質(zhì)先采用水濕潤后加入硫酸溶液混合，制成鉛膏，涂覆在集電極基體兩面的區(qū)域。對于加入的水量沒有要求，只要達(dá)到正常的濕混即可。硫酸溶液的加入量以活性物質(zhì)的總量計為2 5wt. %，一般采用密度在1. 1 1. 5g/ cm 3的硫酸水溶液。鉛膏涂覆后可以直接干燥。以活性炭為主要成分的活性物質(zhì)也采用水混合成混合物，涂覆在集電極基體上下兩面的區(qū)域。制備混合物時一般是先將導(dǎo)電炭黑與活性炭進(jìn)行均勻干混，然后再加入其他材料和溶解了羥甲基纖維素(CMC)和粘結(jié)劑的水溶液進(jìn)行混合。在這個步驟中對水的用量也沒有太嚴(yán)格的要求，達(dá)到活性物質(zhì)便于涂覆到電極基體上的程度即可。鉛膏涂覆后可以直接干燥。本發(fā)明的電極基體采用厚度為0. 2 0. 3mm的純鈦鉬合金網(wǎng)片，正負(fù)極極耳可以在涂覆活性物質(zhì)之前設(shè)置，也可以在涂覆之后設(shè)置?？啥嗥B成一片用，并多片正負(fù)交替疊成，中間有隔板，正負(fù)極引出。兩種活性物質(zhì)雙面涂覆在電極基體上。本發(fā)明對活性物質(zhì)涂覆的厚度沒有嚴(yán)格要求，達(dá)到一般電池的負(fù)極板活性物質(zhì)厚度即可。但涂覆時盡可能均勻和簿些，壓實一定的密度電容量會更大些。將本發(fā)明制得的高能電池正負(fù)極用AGM隔膜U型包覆，以外化成1^02電極。以 1. 1 1. 3g/cm3的H2SO4作為電解液，電解液中加的二氧化硅和0. 05-0. 12的膠狀納米碳。用原來的電池殼組裝成高能電池。高能電池的充放電制度一般為；按0. IC 0.3C 倍率在1. OV 2. 35V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電。本發(fā)明的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，以純鈦鉬網(wǎng)片為基體的電極，鈦是永久不會腐爛的金屬。用鈦做集電極以保證電池具有很長的壽命。鈦鉬合金網(wǎng)片上很多的網(wǎng)孔，將表比面積擴(kuò)大幾十倍至幾百倍，并用活性炭和鉛粉為活性物質(zhì)駐入網(wǎng)孔，通過在負(fù)極引入鉛粉作為活性物質(zhì)，可以大大提升負(fù)極的放電容量，進(jìn)而有效提高電池的比能量。采用這種方法制作的負(fù)極片，可以大大提高高能電池的放電容量，比能量可以達(dá)到^Owh/kg以上，循環(huán)壽命可以達(dá)到16000次以上，充電壽命10年以上。充電快至 40分鐘充滿95%。工作電位窗可以達(dá)到2. OV ；與無機體系碳-碳對稱型和鎳電極-碳混合型堿性體系的成本相比，可以大幅度降低產(chǎn)品的材料成本，鉛去掉一半成本低下來了，只是現(xiàn)有無機體系碳-碳對稱型和鎳電極-碳混合型堿性體系的1/3 1/5。與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比可以大大延長產(chǎn)品的循環(huán)使用壽命，容量增加3倍，因為去掉了鉛網(wǎng)重量減輕了一半左右具有明顯的性價比優(yōu)勢，在各種能源利用領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用光明前景。本發(fā)明的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，制備的高能電池的正負(fù)極板和用該正負(fù)極板組裝成的高能電池可顯著提高電池的比能量，比能量可以達(dá)到 260WH/KG,延長循環(huán)使用壽命10年以上，可大大縮短充電時間，半小時-40分鐘充至總電量的95%。擴(kuò)大工作電位窗(每單片2V)，且便于制造、成本低、可靠性高，重量減輕將近一半， 容量提升3倍以上，給用戶帶來很多的方便。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法作進(jìn)一步的描述。實施例1 將IOOKg鉛粉、0. 2Kg碳纖維、1. 2Kg導(dǎo)電炭黑、0. 5Kg腈綸短纖維，20Kg稀硫酸，加入水適量。將上述原料在60攝氏度溫度以下和膏3個小時，然后將這些鉛膏雙面涂覆在 0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，再在80攝氏度溫度下進(jìn)行50個小時固化，將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成，制得電池正極板。取活性炭4. IKg,碳纖維0. 2Kg,木素磺酸鈉0. !3Kg，聚四氟乙稀0. 4Kg，硫酸鋇 0. 8Kg，乙二酸0. 05Kg,氧化鈦0. 04Kg,腐植酸0. 3Kg,石墨2Kg,腈綸短纖維0. 5Kg, IOOKg鉛粉，稀硫酸19Kg，水3. ^(g，將上述原料在60攝氏度溫度以下和膏3個小時，和膏時先干混， 接著加入原料重量為8 IOKg的去離子水進(jìn)行濕混，隨后加入2. 1kg、密度為1. 45g/cm3的硫酸溶液；然后將這些鉛膏雙面涂覆在0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面區(qū)域，再進(jìn)行70°C 80°C固化干燥，將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成后，制得電池負(fù)極板。將制得的正負(fù)極用AGM隔膜U型包覆，以1. 2g/cm3的H2SO4作為電解液，組裝成高能電池。按0. IC倍率在1. IOV 2. 35V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，所制作的鈦集流高能電池的比能量可以達(dá)到^Owh/kg。測試時100A電流下放電的比功率，用2. 5C放電30S-停 6. 8S，2. 5C充電31S-停6. 8S該高能電池可進(jìn)行16000次以上循環(huán)。實施例2 將IOOKg鉛粉、0.2Kg碳纖維、1.2Kg導(dǎo)電炭黑、石墨1. ^(g，腈綸短纖維0. ^(g，稀硫酸20Kg加入水適量，將上述原料在60攝氏度溫度以下和膏3個小時，然后將這些鉛膏雙面涂覆在0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，再在80度溫度進(jìn)行50個小時固化。將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成，電解液中加入相當(dāng)于電解液量0. 05-0. 12%的膠狀納米碳，制得鈦鉛高能電池正極板。將IOOKg鉛粉，碳纖維0. 2Kg,木素磺酸鈉0. 3Kg,聚四氟乙稀0. 4Kg，硫酸鋇 0. 8Kg，乙二酸0. 05Kg,氧化鈦0. 03Kg,活性炭3. OKg,石墨2Kg,腈綸短纖維0. 5Kg,腐植酸 0. Ig，稀硫酸19Kg，水3. ^(g，將原料在60攝氏度溫度以下和膏3個小時。和膏時先干混，接著加入原料重量比為8 IOKg的去離子水進(jìn)行濕混，隨后加入2. Ikg密度為1. 45g/ cm3的硫酸溶液；然后將這些鉛膏雙面涂覆在0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面區(qū)域，再進(jìn)行70°C 80°C固化干燥。將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成，電解液中加入相當(dāng)為電解液量0.05-0. 12%的膠狀納米碳。制得鈦鉛集流高能電池負(fù)極板。將制得的鈦高能電池正負(fù)極用AGM隔膜U型包覆，以1. 2g/cm3的H2SO4作為電解液，組裝成鈦集流高能電池。按0. IC倍率在1. IOV 2. 35V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，所制作的鈦集流高能電池的比能量可以達(dá)到^Owh/kg。測試時100A電流下放電的比功率，用2. 5C-3C放電 30S-停6. 8S，2. 5C充電31S-停6. 8S，該高能電池可進(jìn)行16000次以上循環(huán)。實施例3 將IOOKg鉛粉、0.3Kg碳纖維、1.2Kg導(dǎo)電炭黑、石墨1. 4Kg，尼龍短纖維0. ^(g，稀硫酸21Kg，水l.Ig。將上述原料在60攝氏度溫度以下和膏3個小時。然后將這些鉛膏雙面涂覆在0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，再在80度溫度下進(jìn)行50個小時固化。將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成。電解液中加入相當(dāng)為電解液量0. 05-0. 12%的膠狀納米碳。 化成后得高能電池正極板。將IOOKg鉛粉，鈦酸鋰lKg，碳纖維lKg，木素磺酸鈉0. !3Kg，聚四氟乙稀0. Igjli 酸鋇0. 7Kg，乙二酸0. 04Kg,氧化鈦0. 04Kg,活性炭4. OKg,石墨2Kg,尼龍短纖維0. 5Kg,稀硫酸19Kg，水3. OKg，將原料在60度溫度以下和膏3個小時。和膏時先干混，接著加入原料重量比為3Kg的去離子水進(jìn)行濕混，隨后加入2. Ikg密度為1. 45g/cm3的硫酸溶液；然后將這些鉛膏雙面涂覆在0. 3mm厚的鈦鉬合金網(wǎng)片兩面區(qū)域，再進(jìn)行70°C 80°C固化干燥。將固化好的極板放入電解液中進(jìn)行化成。電解液中加入相當(dāng)為電解液量0.05-0. 12%的膠狀納米碳，化成好后將得鈦集流高能電池的負(fù)極板。將制得的鈦集流高能電池正負(fù)極板用AGM隔膜U型包覆，以1. 2g/cm 3的H2S04 作為電解液，組裝成鈦集流高能電池。按0. 1C-0. 2C倍率在1. 10V-2. 35V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，所制作的鈦集流高能電池的比能量可以達(dá)到^Owh/kg。測試時100A電流下放電的比功率，用2. 5C-3C放電 30S-停6. 8S，2. 5C充電31S-停6. 8S該高能電池可進(jìn)行16000次以上循環(huán)。將制好的高能電池，按原來的電池外殼12V/20AH封裝，引出柱樁加大，以適應(yīng)大電流輸出不致發(fā)熱，駐入電解液。該高能電池將原來的12V/20AH鉛酸電池提升了容量 60AH/12V，可快充40分鐘滿95%，壽命10年，循環(huán)充電次數(shù)15000次。在電動車上使用5 個電池串聯(lián)成60V，電動機功率500W，充電40分鐘可開240公里。60V*60AH = 3600W, 3600W 除500W = 7小時，每小時35公里算，續(xù)行里程245公里。該高能電池用在電動汽車上12V 電池18個串聯(lián)=216V/60AH,用3組并聯(lián)，容量180AH，電池總個數(shù)M個，每個600元，總價3M00元，10年不要更換電池，比鋰電池節(jié)約資金2/3，安全可靠，壽命長。該電動汽車 220V*180AH = 39600WH的功率，用7500W的電動機可開5個小時，每小時80公里算，續(xù)行里程400公里。充電時用220V/100A充電2小時就可。如不要充很滿，一個小時就能開200 公里也就可以了。以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，包括以下步驟A、將鉛粉、碳纖維、導(dǎo)電炭黑、腈綸短纖維、稀硫酸加水，在60攝氏度以下和膏3個小時，將所述的膏雙面涂覆在鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，再于80攝氏度經(jīng)過50個小時固化，最后將固化好的極板放入電解液，制得正極板；B、將活性炭、碳纖維、木素磺酸鈉、聚四氟乙烯、硫酸鋇、乙二酸、氧化鈦、腐植酸、腈綸短纖維、鉛粉、加去離子水，再加入密度為1. 45g/cm3的硫酸溶液，在60攝氏度以下和膏3個小時，將所述的膏雙面涂覆在鈦鉬合金網(wǎng)片兩面，進(jìn)行70°C 80°C的固化干燥，放入電解液中，最后制得負(fù)極板；C、將制得的正極板和負(fù)極板用超細(xì)玻璃纖維隔膜包覆，以1.2g/cm3的H2SO4作為電解液，組裝成本發(fā)明的高能蓄電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，其特征在于，所述的步驟A中，還包括加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，其特征在于，所述的步驟B中，還包括加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，其特征在于，所述的步驟A和步驟B中，還包括都加入石墨進(jìn)行和膏的步驟，且電解液中加入膠狀納米碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的一種使用鈦鉬合金作為集電極的高能蓄電池制作方法，其特征在于，其中的鈦鉬合金網(wǎng)片為純度99.8以上的鈦鉬合金制成，厚度為 0. 2 0. 3mm，其拉網(wǎng)孔大小為0. 3*0. 2mm，并壓平。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高能蓄電池的制作方法，具體是提供一種使用鈦鉑合金作為集電極的高能蓄電池制作方法。其以鉛粉主要成分的活性物質(zhì)和以活性炭為主要成分的活性物質(zhì)分別涂覆到鈦鉑合金網(wǎng)片集電極基體的兩面，制成高能電池正負(fù)極板，然后烘干固化，放電解液中化成，再用原鉛酸電池殼體組裝成高能電池，其制作出的蓄電池容量大、能快充、使用壽命全面提升，達(dá)到環(huán)保、成本低、上馬快、符合新能源產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入條件的要求。
文檔編號H01M10/12GK102354769SQ20111027371
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者蔣志堅, 蔣龍友 申請人:蔣志堅, 蔣龍友