專利名稱：鉛酸蓄電池負(fù)極泡沫鉛板柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是鉛酸蓄電池新型泡沫Pb負(fù)極的制造方法。
鉛酸蓄電池廣泛用于交通、電力、通訊、家電、礦燈等多種領(lǐng)域，是目前市場上用量最大的二次電池。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是電動車電源的需要，對鉛酸電池性能的要求越來越高，急需開發(fā)一種重量輕、容量大、壽命長，并能大電流放電的新一代鉛酸(L-A)蓄電池。目前國內(nèi)外相繼開發(fā)的新型L-A電池有采用導(dǎo)電塑料作板柵，以減輕L-A電池的重量，并提高其重量比能量的塑料板柵L-A電池；變革傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的雙極性L-A蓄電池，以提高重理比能量，減少內(nèi)阻，加大放電電流，據(jù)報導(dǎo)，美國已制成重量比能量達(dá)到55Wh/kg的電池；沒有板柵的鉛布電池，在玻璃纖璃維包覆上鉛，并織成布，然后涂上鉛膏，成為極板，其重量比能量可達(dá)41Wh/kg，并可循環(huán)900次；選用新型保持電解液材料-顆粒SiO2的閥控密閉電池，可減少內(nèi)阻，提高放電電流，并能延長電池壽命；以拉網(wǎng)銅鍍鉛作為L-A電池的負(fù)極板柵，以減輕電池重量和提高大電流放電性能。但以上電池目前仍處于試用階段，市場上尚未見到大批量應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種與傳統(tǒng)澆鑄法制造鉛合金板柵截然不同的新型負(fù)極板柵的制造方法。
本發(fā)明是以多孔泡沫銅為基體，采用電鍍的方法，在泡沫銅表面上鍍一層Pb-Sn合金，經(jīng)過熱處理后，再鍍一層純Pb，這樣就制成了一種銅基多孔的泡沫Pb板柵(以下簡稱泡沫Pb板柵)，在涂上活性物質(zhì)-鉛膏以后，即制得了泡沫Pb負(fù)極。應(yīng)該指出，這種極板只能作為L-A電池的負(fù)極極板使用。
本發(fā)明的負(fù)極極板的優(yōu)點(diǎn)如下重量輕，泡沫Pb柵與相同幾何尺寸的Pb-Ca合金板柵比較，重量減輕70％，制成負(fù)極后，泡沫Pb板柵是多孔的，有非常大的外表面面積，是傳統(tǒng)板柵的4-5倍，因而增加了板柵與活性物質(zhì)的接觸，也增加了板柵的導(dǎo)電能力減少了內(nèi)阻，提高了充電效率和活性物質(zhì)的利用率；該泡沫Pb負(fù)極板的容量大，在不同放電電流下，比一般負(fù)極板容量提高10-50％；該泡沫負(fù)極板的重量比能量在不同放電電流下比普通負(fù)極板提嵩35-75％；該泡沫Pb負(fù)極板柵耐腐蝕、壽命長。經(jīng)模瓜試驗(yàn)，其循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上。
例1
剪裁60×40×3.5(mm)的泡沫銅基體(孔隙率95％)，在其上部焊上鉛條作為極耳，在氟硼酸錫與氟硼酸鉛中電鍍上一層Pb-Sn表面層，其厚度約為0.1-0.5mm，然后在200℃以下熱處理10分釧左右，最后在氟硼酸鉛溶液中電鍍上一層純Pb(厚度為0.1-0.5mm)，即為泡沫Pb負(fù)極板柵。應(yīng)用一般傳統(tǒng)工藝涂上負(fù)極活性物質(zhì)(鉛膏)后經(jīng)干燥、化成即為泡沫Pb負(fù)極板柵。
用這種泡沫Pb負(fù)極板，與傳統(tǒng)的Pb-Ca(或Pb-Sn)合金板柵負(fù)極相比，其各組份的重量分配如表1.
表1
可見泡沫Pb板柵比普通板柵重量輕了69％，泡沫Pb負(fù)極板比普通負(fù)極板的重量輕了34％。
使用上述兩類負(fù)極板，配以足夠量的正極板，組裝成電池，兩類負(fù)極的比容量、比能量列于表2及

圖1、圖2，圖1中曲線1為泡沫Pb負(fù)極，曲線2為Pb-Ca負(fù)極，圖2中曲線3為泡沫Pb負(fù)極，曲線4為Pb-Ca負(fù)極。
表2
圖1為不同電流(A)的重量比容量(Ah/kg)，圖2為不同電流(A)的重量比能量(Wh/kg)，從表1及圖1、圖2可明顯地看出，泡沫負(fù)極板的比容量、比能量均比普通負(fù)極高出30％～75％(不同放電電流)。并且放電電流越大，這種優(yōu)勢越明顯，說明泡添Pb負(fù)極非常適合于蓄電池的大電流放電。
例2取70×37×5mm泡沫銅按例1的方法制成泡沫Pb負(fù)極，并與相同大小的Pb-Ca合金板柵制成的負(fù)極比較，如表3。
表3
將兩種負(fù)極板配以足夠量的正極板組成電池后，以2A電源下放電，測定其容量，結(jié)果于表4。
表4
可見，泡沫Pb負(fù)極電池比普通電池在容量上提高14％，比能量提高36％。
權(quán)利要求
1.一種高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于用泡沫鉛作為板柵，涂上負(fù)極活性物質(zhì)后，制成的鉛酸蓄電池負(fù)極板。
2.按權(quán)利要求1所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于泡沫Pb板柵是由多孔泡沫Cu，經(jīng)過鍍Pb-Sn及熱外理和鍍Pb三個步驟制造的。
3.按權(quán)利要求2所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于泡沫Cu的孔隙率為80～95％，孔徑為1-3mm。
4.按權(quán)利要求2所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于泡沫Cu上鍍Pb-Sn時是在Pb(BF4)2和Sn(BF4)2溶液中進(jìn)行的，其Pb-Sn的鍍層厚度為0.1～1mm。
5.按權(quán)利要求2所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于鍍Pb-Sn后進(jìn)行熱處理時，處理溫度為160-220℃，時間為5-10分鐘。
6.按權(quán)利要求2所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于熱處理后的鍍Pb-Sn板柵在Pb(BF4)2液中鍍Pb，鍍Pb的厚度為0.1～1mm。
7.按權(quán)利要求2、3、4、5、6所述的高容量鉛酸蓄電池的負(fù)極板柵的制造方法，其特征在于制成的泡沫Pb負(fù)極板柵在涂入負(fù)極活性物質(zhì)后，即制成泡沫Pb負(fù)極。
全文摘要
本發(fā)明是一種鉛酸蓄電池的新型負(fù)極板柵-泡沫Pb板柵的制造方法，其特征是多孔的泡沫銅(孔隙率90～95％)為基體。在其表面上電鍍一層Pb-Sn合金，經(jīng)過熱處理后，再電鍍上一層純Pb，就制成了一種多孔的泡沫Pb板柵，這種板柵重量為普通澆鑄合金板柵的1/3，其外表面積是普通板柵的4-5倍，制成電池后，其容量可提高10％以上，而重量比能量分別提高30-70％。
文檔編號H01M4/16GK1147700SQ96110730
公開日1997年4月16日 申請日期1996年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月17日
發(fā)明者董為毅, 朱松然, 陳國 申請人:南開大學(xué)