本發(fā)明涉及一種鉛炭電池的負(fù)極鉛膏、負(fù)極板及鉛炭電池，與鉛酸電池領(lǐng)域有關(guān)。

背景技術(shù)：

能源危機(jī)日益加劇和汽機(jī)車保有量與日俱增，使傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽機(jī)車面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此，目前汽機(jī)車制造商已分別實(shí)施了不同程度的油電混合動(dòng)力系統(tǒng)。然而，為了減少傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽機(jī)車燃料消耗和尾氣排放的產(chǎn)生，需要的不僅是先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，創(chuàng)新的蓄電池技術(shù)更是關(guān)鍵。目前，汽機(jī)車制造商使用混合動(dòng)力來強(qiáng)化他們所生產(chǎn)汽車的環(huán)保及各項(xiàng)性能；混合動(dòng)力技術(shù)分為以下幾種：微混合動(dòng)力(自動(dòng)啟停)，中混合動(dòng)力和全混合動(dòng)力。

其中，啟停技術(shù)尤為重要。前述啟停汽機(jī)車需要使用具備先進(jìn)功能的引擎啟動(dòng)系統(tǒng)，由于鉛酸蓄電池技術(shù)工藝已經(jīng)十分成熟，且具有容量大、安全性好、成本低、可回收等特點(diǎn)，因此，目前以引擎為動(dòng)力的啟動(dòng)系統(tǒng)中，鉛酸電池是主要配置使用的電池種類。以汽車為例說明，當(dāng)車輛處于怠速時(shí)，汽機(jī)車會(huì)自動(dòng)關(guān)閉引擎，當(dāng)駕駛者松開剎車時(shí)，引擎會(huì)重新啟動(dòng)。當(dāng)引擎停止工作時(shí)，鉛蓄電池將替代引擎供電力予以車輛的電子設(shè)備，如相關(guān)娛樂設(shè)施、燈源…等。這類電池還需提供引擎重新啟動(dòng)。具啟停功能的汽機(jī)車因?yàn)轭l繁啟停操作消耗的燃料更少，因此啟停汽車相較傳統(tǒng)汽車可節(jié)省燃油消耗超過5％。

進(jìn)一步地，相比于混合動(dòng)力車和純電動(dòng)車，啟停汽機(jī)車的駕駛方式幾乎不改變，因此駕駛者的適應(yīng)速度更快。再者，增加汽機(jī)車的啟停功能只需對傳統(tǒng)汽機(jī)車電裝系統(tǒng)進(jìn)行小幅改變，使得啟停汽機(jī)車成為一個(gè)較低成本的解決方案，以更好地滿足節(jié)省燃油和碳減排的目標(biāo)。

然而，一般鉛酸電池的重量能量密度較低及需長時(shí)間充電，致使循環(huán)壽命不足支持啟停系統(tǒng)應(yīng)用，導(dǎo)致一般鉛蓄電池應(yīng)用啟停系統(tǒng)使用壽命縮短，致使啟停系統(tǒng)的市場普及率受限。現(xiàn)有市場銷售一般鉛蓄電池的使用壽命約1～2年不等，特別是出租車、城市公共客車及貨車等車種在頻繁啟停后，電池使用壽命更不足一年。因此，啟停功能雖有助于環(huán)保卻對鉛蓄電池的性能有更高的要求，而有待進(jìn)一步克服。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鉛炭電池的負(fù)極鉛膏、負(fù)極板及鉛炭電池，能解決已知鉛酸電池充電時(shí)間長、應(yīng)用于啟停系統(tǒng)使用壽命縮短、循環(huán)壽命不足以支持啟停系統(tǒng)應(yīng)用的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鉛炭電池的負(fù)極鉛膏，所述鉛膏包括75至85wt％的鉛粉、8至10wt％的水、8至12wt％的稀硫酸、0.1至0.5wt％的木素磺酸鈉、0.05至0.3wt％的短纖維、0.1至2wt％的硫酸鋇、0.2至0.6wt％的碳黑以及0.05至0.3wt％的石墨烯。

較佳的，所述負(fù)極板所添加的石墨稀具有比表面積為20m²/g，且導(dǎo)電度>700S/cm。

本發(fā)明一種鉛炭電池負(fù)極鉛膏，通過將含有石墨稀與碳黑的負(fù)極鉛膏涂布于負(fù)極板并應(yīng)用于鉛炭電池中，利用低電阻高導(dǎo)電性的石墨稀與碳黑相互搭配，經(jīng)與鉛粉等添加劑混合后，使極板形成一個(gè)具有優(yōu)良導(dǎo)電性的電網(wǎng)絡(luò)，提高通電接收能力，達(dá)到改善已知鉛酸電池需長時(shí)間充電的缺點(diǎn)，提升電池循環(huán)壽命的技術(shù)功效。一種鉛炭電池負(fù)極板，其以前述組成配比的負(fù)極鉛膏經(jīng)涂布于一鉛板柵后干燥制成。一種鉛炭電池，其包括前述鉛炭電池負(fù)極板；具有前述本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池，由于電池充電接收力提升使鉛蓄電池的循環(huán)壽命提升，而能夠應(yīng)用作為啟停汽機(jī)車的啟停電池，除了使用壽命長亦具有使汽機(jī)車的啟停操作穩(wěn)定性佳的技術(shù)功效。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:

圖1是本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池與一般鉛酸電池用于機(jī)車的性能比較數(shù)據(jù)圖；

圖2是本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池與一般電池的基本性能比較數(shù)據(jù)圖；

圖3是本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池所測得的放電率(2C-cycle)的測試結(jié)果曲線圖；

圖4是本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池作為啟停電池所測得的放電率的測試結(jié)果曲線圖。

具體實(shí)施方式

請配合參閱圖1至圖4所示，說明本發(fā)明鉛炭電池的負(fù)極鉛膏、負(fù)極板的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明鉛炭電池負(fù)極鉛膏包括鉛粉、硫酸、水、木素磺酸鈉、短纖維、硫酸鋇、 碳黑及石墨烯，所述負(fù)極鉛膏經(jīng)涂布于一鉛板柵后熟成干燥制成一負(fù)極板，供應(yīng)組成鉛炭電池。在本實(shí)施例中，所述負(fù)極鉛膏的組成配比為以鉛膏總重量為基準(zhǔn)的75至85wt％的鉛粉、8至10wt％的水、8至12wt％的稀硫酸、0.1至0.5wt％的木素磺酸鈉、0.05至0.3wt％的短纖維、0.1至2wt％的硫酸鋇、0.2至0.6wt％的碳黑以及0.05至0.3wt％的石墨烯；前述各成分的重量百分比含誤差±3wt％。

在本實(shí)施例中，所述鉛粉具有1.3～1.5g/cm³的落密度以及72～78％的氧化度，且氧化度較佳為75％。所述硫酸是在20℃下密度為1.4g/cm³的硫酸。所述碳黑與所述石墨烯之間具有較佳重量比為4：1～2：1，所述硫酸鋇與所述木素磺酸鈉之間具有較佳重量比為4：1～3：1。所述短纖維較佳為長度2～5mm的聚酯纖維，用以增加鉛膏的結(jié)合性。且前述配比制成的鉛膏的鉛膏外比為4.0～4.8g/cm³。

本發(fā)明提供的一種鉛炭電池包括一正極板、一負(fù)極板及電解液；其中，所述正、負(fù)極板皆為格子狀板柵，正、負(fù)極板各涂布含有活性物質(zhì)的鉛膏，所述負(fù)極板所涂布的鉛膏為前述組成及配比的負(fù)極鉛膏，所述正極板所涂布的鉛膏為本案領(lǐng)域技術(shù)人員所共知，本發(fā)明中不再贅述。本發(fā)明負(fù)極鉛膏經(jīng)涂布于一鉛板柵后熟成干燥制成一負(fù)極板，其中，所述鉛板柵經(jīng)涂布負(fù)極鉛膏后置于一熟成室，經(jīng)適度調(diào)控熟成室內(nèi)的環(huán)境條件后熟成固化。在本實(shí)施例中，所述熟成室的較佳環(huán)境條件包括50～60℃的溫度、95％以上的濕度并經(jīng)40～48小時(shí)熟成后制成所述負(fù)極板。

借此，本發(fā)明利用低電組、高導(dǎo)電性的石墨烯與碳黑同時(shí)作為鉛膏的組成成分，經(jīng)與鉛粉等添加劑混合后，令負(fù)極板形成一個(gè)具有優(yōu)良導(dǎo)電性的電網(wǎng)絡(luò)，從而顯著地提高充電接收能力，改善鉛酸電池或鉛炭電池長時(shí)間充電的缺點(diǎn)，也可有效提升電池循環(huán)壽命，并可進(jìn)一步地應(yīng)用于汽機(jī)車的啟停電池中。

以下說明本發(fā)明鉛炭電池負(fù)極板應(yīng)用于鉛炭電池性能、放電率測試(圖1至圖3)，及應(yīng)用于啟停電池的循環(huán)壽命測試(圖4)。

如圖1所示，顯示具有本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池與一般鉛酸電池用于機(jī)車的性能比較。由圖可知，本發(fā)明鉛炭電池在大電流放特性及冷啟動(dòng)能力的電池性能表現(xiàn)，本發(fā)明鉛炭電池皆優(yōu)于一般鉛酸電池；其中，本發(fā)明鉛炭電池在大電流放電特性的表現(xiàn)優(yōu)于一般電池約7％，而冷啟動(dòng)能力的表現(xiàn)更超過30％以上。

如圖2所示，顯示具有本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池與一般電池的基本性能比較。由圖可知，在大電流放電(3CA)與5小時(shí)率、10小時(shí)率及20小時(shí)率的電池容量(AH)表 現(xiàn)，本發(fā)明鉛炭電池皆優(yōu)于一般電池；其中，本發(fā)明鉛炭電池在3CA的電池容量優(yōu)于一般鉛蓄電池約16％，在5小時(shí)率的電池容量超過約9％，在10小時(shí)率的電池容量則超過約5％，并在20小時(shí)率中則超過約7％，顯示本發(fā)明鉛炭電池的電池容量較一般電池為佳。

如圖3所示，顯示具有本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池所測得的循環(huán)壽命(2C-cycle)的測試結(jié)果。其在環(huán)境溫度為40±5℃下進(jìn)行，測試條件包括：A、取飽電電池進(jìn)行測試；B、放電2C，F(xiàn)V＝1.65V/CELL；C、限電壓充電14.1V，I_max 0.25C，進(jìn)行充電5Hr；D、重復(fù)步驟B、C；E、當(dāng)容量＜50％時(shí)，測試結(jié)束。由圖可知，所述鉛炭電池的壽命提升至少約35％。

如圖4所示，顯示具有本發(fā)明負(fù)極板的鉛炭電池作為啟停電池所測得的放電率的測試結(jié)果。其在環(huán)境溫度為25±2℃下進(jìn)行，測試條件包括：A、取飽電電池進(jìn)行測試；B、放電5.3A，持續(xù)32秒后，再用35A放電1秒；C、充電CV＝14V，I_max9.7A，時(shí)間87秒；D、重復(fù)步驟B、C；E、當(dāng)FV＜7v時(shí)，測試結(jié)束。由圖可知，本發(fā)明鉛炭電池的電壽命提升至少約40％，且本發(fā)明鉛炭電池的循環(huán)放電次數(shù)趨近于12萬次。

以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。