鉛酸蓄電池板柵材料研究新進(jìn)展

周建峰，董 勁,3，潘明熙,3，黃 惠,3，郭忠誠(chéng),3

（1.昆明理工恒達(dá)科技股份有限公司，云南 昆明 650106；2.云南省冶金電極材料工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650106；3.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明 650093）

0 引 言

電化學(xué)能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換技術(shù)如鋰電池、燃料電池、金屬空氣電池以及鉛酸電池等，是可持續(xù)清潔能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能等發(fā)展利用的最重要的組成部分，尤其是其中可充放電的二次電池，如鋰離子電池、鉛酸電池可被用于大小型電器設(shè)備電源、電動(dòng)車動(dòng)力電源、備用電源及電網(wǎng)的儲(chǔ)能等領(lǐng)域。鉛酸電池由于安全可靠、價(jià)格便宜以及廢舊電池幾乎可以全部回收利用等特點(diǎn)，是目前生產(chǎn)量和市場(chǎng)最大的電池。但是，它的能量密度不高（30～40 kW/kg），充放電循環(huán)次數(shù)相對(duì)較低，限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用[1]。

從鉛酸電池的組成結(jié)構(gòu)可見，傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的板柵主要由密度較大的鉛合金構(gòu)成，在匯集和傳導(dǎo)電流的同時(shí)作為活性物質(zhì)的載體起著骨架支撐和粘附活性物質(zhì)的作用。板柵本身并不參與電池自身充放電的作用，這部分鉛合金增加了鉛酸電池自身的重量，從而影響鉛酸電池的比能量。從鉛酸電池失效模式來(lái)看，主要包括以下3種情況：正極板柵循環(huán)充放電后發(fā)生腐蝕斷裂，失去支撐作用而導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落；過充電時(shí)正極板大量析氧而負(fù)極板析氫，但負(fù)極板的氧復(fù)合反應(yīng)跟不上析氧的速度而造成失水；負(fù)極板硫酸鹽化。因此，提高板柵耐腐蝕性、提升電池的能量密度及循環(huán)壽命是目前研發(fā)的重要方向。本文主要探討目前板柵合金成分、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及炭材料板柵等方面的研究情況及存在的問題，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 板柵合金

鉛合金板柵既能傳導(dǎo)和分布電流，又能作為活性物質(zhì)的載體和支撐，因此板柵材料的性能優(yōu)劣將直接影響鉛酸蓄電池的容量和循環(huán)壽命。在鉛酸蓄電池的實(shí)際使用中，經(jīng)過多次充放電循環(huán)后正極板柵出現(xiàn)腐蝕斷裂，活性物質(zhì)與板柵間出現(xiàn)嚴(yán)重剝離，影響鉛酸蓄電池的容量和循環(huán)壽命。

在充電過程中，正極板柵處于正電場(chǎng)作用下，板柵表面存在以下3種反應(yīng)：

（1）硫酸鉛氧化：PbSO4+2H2O→PbO2+3H++HSO4-+2e；

（2）板柵溶解：Pb-2e→Pb2+；

（3）正極板柵析氧：4OH--4e→2H2O+O2。

劉璐等[2]認(rèn)為，在過充電過程中反應(yīng)（2）和反應(yīng)（3）為主要反應(yīng)，導(dǎo)致正極板柵嚴(yán)重腐蝕，析出的大量氧氣引起正極活性物質(zhì)與板柵間的剝離和脫落。

Pavlov[3]及Moseley[4]認(rèn)為，正極板柵與活性物質(zhì)之間存在如圖1所示[2-4]的腐蝕層（PbO2）和中間層（PbOx），其中中間層的內(nèi)阻很大，如表1所示[2-4]，這兩層膜性能好壞對(duì)鉛酸電池性能有很大的影響。通常情況下，鉛合金晶界處存在成分和能量梯度，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，因此在腐蝕環(huán)境中晶界處的腐蝕速度更快。當(dāng)鉛合金晶粒較小時(shí)，晶間夾層較薄，腐蝕產(chǎn)物PbO2將晶間夾層覆蓋，阻礙腐蝕反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生?？梢姡^細(xì)的合金晶粒能夠提高板柵的耐腐蝕性能，因此在科學(xué)研究和日常生產(chǎn)中需要向合金中添加變晶劑以細(xì)化晶粒，減少硫酸對(duì)板柵的腐蝕。

圖1 板柵與活性物質(zhì)界面的示意圖

表1 鉛及鉛基氧化物的比電阻

目前，鉛酸蓄電池行業(yè)中廣泛使用的板柵合金主要是Pb-Sb合金和Pb-Ca合金[5]。Pb-Sb合金的主要研究方向?yàn)榈弯R合金，以滿足少維護(hù)或免維護(hù)的要求；而含Sn、稀土等元素的多元Pb-Ca合金表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能，具有免維護(hù)、耐腐蝕性能好等優(yōu)勢(shì)，是板柵合金研究的重點(diǎn)方向之一[6-7]。

鉛板柵中添加適量的Sn可有效提高Pb-Ca合金的機(jī)械性能和電化學(xué)性能，抑制硫酸電解液中氧氣在鉛板柵上的析出，抑制PbO2的生長(zhǎng)，減少合金板柵材料的腐蝕，提高自身的耐腐蝕性[2,8-10]。但是，Sn的添加量須不宜過高，因?yàn)镾n含量過高會(huì)導(dǎo)致過量的Sn溶解形成Sn2+，增加電池的自放電，還會(huì)導(dǎo)致板柵合金晶粒粗大誘發(fā)腐蝕。牛義生等[11]研究了Sn元素對(duì)板柵合金各項(xiàng)性能的影響，結(jié)果表明，合金中的Sn含量較低的合金綜合性能表現(xiàn)較差，而Sn含量過高時(shí)合金性能也沒有明顯提高，甚至耐腐蝕性能有下降趨勢(shì)，因此合理控制合金中Sn元素的含量，既能得到綜合性能較好的合金，又能合理控制合金成本。王許成[12]研究發(fā)現(xiàn)，在Pb-xSn系列合金中，合金強(qiáng)度隨Sn含量的增加而增加。Sn含量不超過0.7wt.%時(shí)，合金耐腐蝕性能較好；Sn含量超過1.0wt%后，耐腐蝕性能明顯下降。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在正極板柵合金添加Ag，不僅能減少晶界腐蝕數(shù)量，還能減小晶界腐蝕深度。

Ba是一種堿土金屬元素，能與板柵中的Pb形成Pb3Ba金屬間化合物，不但能提高合金的強(qiáng)度和硬度，還能使合金具有很好的耐腐蝕性能。趙弟等[13]研究了Ba含量對(duì)板柵合金的機(jī)械性能、電化學(xué)性能以及耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明，在合金中摻入適量的Ba，一定程度上可以提高合金的抗拉伸強(qiáng)度和腐蝕膜的導(dǎo)電性，但是Ba的加入會(huì)使析氧過電位降低，合金的耐腐蝕性下降。因此，要想改善板柵合金的綜合性能，僅僅在原合金的基礎(chǔ)上添加Ba很難達(dá)到理想的效果。張俊[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Ba添加量的增加，合金的耐腐蝕性能得到改善。當(dāng)添加量為0.03%時(shí)，合金耐腐蝕性能比未添加的合金提高23.02%，同時(shí)提高了抗拉強(qiáng)度和顯微硬度。

稀土元素添加于鉛合金的作用概括起來(lái)有以下4個(gè)方面：（1）細(xì)化晶粒，提高合金板柵的硬度和延伸率，改善合金綜合力學(xué)性能[15]；（2）凈化晶界，使晶間夾層處于化學(xué)惰性，清除有害雜質(zhì)元素，減少缺陷，從而減緩腐蝕的發(fā)生[16]；（3）促使合金表面生成導(dǎo)電性能良好的PbO2氧化膜，降低陽(yáng)極氧化膜阻抗，有利于提高鉛酸蓄電池免維護(hù)性能和提升板柵的充放電性能[9]；（4）提高合金對(duì)氧的吸附力，促進(jìn)鉛氧化反應(yīng)，同時(shí)抑制析氧反應(yīng)，與鉛合金中的雜質(zhì)元素反應(yīng)生成化合物，避免合金析氫過電位降低，并且能在合金表面形成致密的氧化膜，避免合金與電解液直接接觸[17]。魏杰等[18]研究了Pb-Sb合金和Pb-Ca合金中加入金屬Ce和Y對(duì)合金性能的影響。結(jié)果表明，Ce和Y都可以提高這兩種鉛合金的析氫、析氧過電位和耐腐蝕性能，增加腐蝕膜的導(dǎo)電性，有效消除早期容量衰減現(xiàn)象，提高板柵合金的深循環(huán)性能。Lin等[19]研究發(fā)現(xiàn)，添加Ce可以提高鉛合金對(duì)氧的吸附能力，抑制氧氣的析出，同時(shí)氫原子在鉛合金表面的吸附阻力增大，因此抑制析氫反應(yīng)，明顯提升合金的耐腐蝕性能。而陳建等[20]持不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為Ce添加后會(huì)導(dǎo)致合金晶界數(shù)量增多，而晶界較高的活性會(huì)引起腐蝕范圍和深度擴(kuò)大，使合金的耐腐蝕性能惡化。張俊[14]研究發(fā)現(xiàn)，合金的耐腐蝕性能隨著Ce含量的增加而增加，但是Ce與Ca形成的Ce2Ca3金屬間化合物與基體的結(jié)合力小于Pb3Ca與基體的結(jié)合力，導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度及顯微硬度雖然在逐漸增強(qiáng)，但整體性能低于原始試樣。

艾寶山等[15]研究表明，含La元素的合金在板柵表面形成的腐蝕界面有利于增強(qiáng)活性物質(zhì)和板柵的結(jié)合力，板柵陽(yáng)極氧化過程中電流也降低，最終提高了板柵合金的抗腐蝕性能，同時(shí)析氫、析氧過電位提高后使用過程中水分的損失減小，延長(zhǎng)了電池循環(huán)壽命。Zhang等[21]對(duì)Pb-La合金的性能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，La添加后合金晶粒得到細(xì)化，腐蝕膜中PbO2生長(zhǎng)得到促進(jìn)，同時(shí)Pb（Ⅱ）氧化物的生長(zhǎng)被抑制，因此陽(yáng)極氧化膜的阻抗降低。另外，形成的氧化膜微觀結(jié)構(gòu)呈樹枝狀，有利于提高活性物質(zhì)與氧化膜的結(jié)合力。李愛菊等[22]采用含La的鉛基合金板柵組裝成動(dòng)力電池，對(duì)電池的容量、放電性能、充電接受能力、循環(huán)壽命和裝車行駛里程進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明：添加稀土元素的電池初始容量稍有下降，但在任何溫度下稀土元素都能提高電池的放電性能；添加稀土元素的動(dòng)力電池的快速充電接受能力明顯高于普通電池；稀土添加劑可以提高電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的循環(huán)使用壽命。此外，電動(dòng)汽車行駛測(cè)試結(jié)果表明：前200次循環(huán)以內(nèi)，使用稀土鉛基板柵合金電池和普通電池時(shí)的行駛里程相當(dāng)；200次循環(huán)后，普通電池的行駛里程急劇減少，而使用稀土鉛基板柵合金得電池在第600次循環(huán)時(shí)的行駛里程還能達(dá)到38 km。王俊等[23]在合金中添加La-Sm二元稀土，研究其含量對(duì)顯微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，La-Sm的加入能夠細(xì)化晶粒，隨含量增加，析出物顆粒變小并呈彌散分布，改善了深放電時(shí)鉛合金上所形成的陽(yáng)極Pb（Ⅱ）膜的阻抗特性，表現(xiàn)出良好的性能。

為了保證電池的充放電性能，延長(zhǎng)循環(huán)壽命，在制備板柵合金時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下3個(gè)方面：（1）能夠提高板柵的機(jī)械性能；（2）增強(qiáng)板柵合金的耐腐蝕性；（3）抑制板柵自放電，提高析氧、析氫氧的過電位，降低水損耗。而添加稀土元素的鉛基合金板柵具有析氫及析氧過電位高、機(jī)械性能優(yōu)良、陽(yáng)極氧化膜導(dǎo)電性好以及耐腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn)，是板柵合金研發(fā)的一個(gè)重要方向。但是，在稀土元素的添加種類、數(shù)量和方式等方面還需要進(jìn)一步研究，對(duì)于稀土添加劑的作用機(jī)理需要作為重點(diǎn)內(nèi)容開展系統(tǒng)研究。

2 板柵結(jié)構(gòu)

板柵除了作為活性物質(zhì)的載體，也是充放電過程中電子的導(dǎo)體，因此板柵電導(dǎo)性能的優(yōu)劣是影響鉛酸蓄電池性能的主要因素之一[24]。通過合理的設(shè)計(jì)板柵結(jié)構(gòu)，能夠使板柵上的電勢(shì)及電流均勻分布，從而提高蓄電池比能量，也能使活性物質(zhì)與板柵充分接觸，減少界面電阻，最大限度地增加鉛酸電池電化學(xué)反應(yīng)程度，提升效率。

黃連清等[25]對(duì)傳統(tǒng)板柵的橫、豎筋條結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，制備了一款具有圓形筋的板柵，如圖2（a）所示。根據(jù)圓形筋板柵電位的測(cè)試情況，調(diào)整放射筋的結(jié)構(gòu)布局，使極板有較小的歐姆電阻，通過圓形筋條將電流匯集在與之交接的3根粗斜筋上。采用圓形筋條后，總體等電位線向背向極耳方向偏移，表明歐姆內(nèi)阻減小，電位分布更加均勻。電池性能測(cè)試結(jié)果表明，隨著放電電流增大，放電性能明顯增強(qiáng)。從板柵的筋條結(jié)構(gòu)分析，該圓形筋板柵的電流傳導(dǎo)路徑更短，電流在3根粗筋上匯集后到極耳處導(dǎo)出，更有利于在高倍率的放電條件下放電。此外，該研究團(tuán)隊(duì)將橫筋采用對(duì)稱的整筋菱形結(jié)構(gòu)，均勻錯(cuò)開交接于板柵的外框上下方，豎筋條均勻交接于每條橫筋及邊框上，形成曲面式形狀，如圖2（b）所示。與傳統(tǒng)板柵結(jié)構(gòu)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，曲面板柵設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：①增加板柵的導(dǎo)電性；②表面積增加，提高鉛膏的附著力，增加極板的強(qiáng)度，減少掉膏；③有效降低板柵內(nèi)的應(yīng)力，分散并改變其應(yīng)力的方向，使極板不易發(fā)生變形；④提高涂膏的整體均勻性[26]。劉小鋒等[27]根據(jù)AGM起停電池應(yīng)用需求，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用連沖方法制備具有中極耳的放射性結(jié)構(gòu)板柵，如圖2（c）所示。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該板柵內(nèi)阻較小，整體的電勢(shì)及電流分布均勻，電池大電流放電和低溫起動(dòng)性能顯著提高。通過仿真模擬發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后板柵在高度方向的電流傳導(dǎo)能力更好，產(chǎn)生的歐姆極化電阻更小。王鵬偉等[28]借鑒Alagheband等[29]的模擬計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)一種雙對(duì)角斜筋板柵，如圖2（d）所示。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更有利于充電電流的均勻分布，改善正板柵腐蝕和電池失水情況，降低電池后期可能產(chǎn)生的熱失控風(fēng)險(xiǎn)。組裝電池進(jìn)行性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該板柵組裝的電池循環(huán)壽命提高約23%，充電時(shí)析出的氧氣更少，有利于提高板柵的耐腐蝕性能，延長(zhǎng)電池的使用壽命。

圖2 不同板柵結(jié)構(gòu)示意圖

泡沫鉛具有3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙率可達(dá)85%以上，比表面積達(dá)到幾何面積的十幾倍。這些特點(diǎn)在電池活性物質(zhì)利用率的提高、比能量及容量提升方面存在巨大優(yōu)勢(shì)。這種結(jié)構(gòu)的具體作用主要體現(xiàn)在：減輕板柵重量；使板柵上的電流均勻分布；增大板柵和活性物質(zhì)的接觸面積；促進(jìn)活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，提高活性物質(zhì)利用率[30]。它的制備方法主要有鑄造法、電沉積法及粉末冶金法等。

高麗霞[31]在泡沫銅表面電沉積鉛后制備泡沫鉛板柵組裝成電池測(cè)試。結(jié)果表明，由于泡沫鉛的結(jié)晶顆粒較小、比表面積大、泡沫鉛/活性物質(zhì)之間的界面距離減小等特點(diǎn)，使得極板的活性物質(zhì)利用率大幅提高，電池的充放電性能明顯改善。徐晨等[30]在聚氨酯海綿上化學(xué)鍍銅，然后將泡沫銅燒結(jié)，去除聚氨酯基體的同時(shí)對(duì)泡沫銅進(jìn)行熱處理，最后用電沉積法得到泡沫鉛板柵并組裝成電池測(cè)試。結(jié)果表明，電池的比容量、比能量及活性物質(zhì)利用率均得到提高。此外，泡沫鉛的孔隙度越小，對(duì)提高電池充放電性能的表現(xiàn)越明顯。

劉榮佩等[32]采用滲流鑄造法制備泡沫鉛電極。結(jié)果表明：泡沫鉛電極具有更好的韌性和強(qiáng)度；孔徑大小對(duì)電池性能有明顯影響，在孔徑為0.1～1mm范圍內(nèi)，孔徑越小，電性能越好。Dai等[33]在泡沫銅基底上電沉積鉛，將其應(yīng)用在鉛酸蓄電池負(fù)極板板柵，結(jié)果表明該電極具有更大的比表面積，能夠提高鉛酸電池的大電流充放電能力。徐宏力等[34]制備泡沫鈦后將其加工成板柵形狀，在其表面電鍍鉛銀合金并經(jīng)過熱處理，以使鈦、銀、鉛結(jié)合更緊密。鄒智敏等[35]以泡沫碳化硅為基板制備的泡沫鉛作為鉛酸蓄電池正極板柵，結(jié)果表明泡沫鉛能提高正極活性物質(zhì)利用率，同時(shí)增強(qiáng)電池的大電流放電能力。胡擁軍[36]采用有機(jī)多孔模板法制備的泡沫炭負(fù)極集流體具有較好的荷電循環(huán)性能，活性物質(zhì)利用率高，充放電時(shí)集流體上生成的晶體顆粒更小更均勻。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的板柵通過增大活性物質(zhì)與板柵的接觸面積，提高板柵的電流分布均勻性，改善了電池性能。通過引入三維多孔結(jié)構(gòu)，提高了極板的電化學(xué)特性。在電池整體結(jié)構(gòu)允許的條件下，怎樣選擇更好的設(shè)計(jì)板柵結(jié)構(gòu)，在電池精細(xì)化設(shè)計(jì)中需要長(zhǎng)期研究和關(guān)注[37]，同時(shí)對(duì)于泡沫多孔板柵的孔徑、孔隙率、結(jié)構(gòu)特性等參數(shù)對(duì)板柵及電池性能的影響及作用機(jī)制還需要進(jìn)一步開展研究。

3 炭材料板柵

炭材料由于具有密度低、導(dǎo)電性高和耐腐蝕性能好等特點(diǎn)用作鉛酸蓄電池的板柵材料，能夠減輕鉛酸蓄電池的重量，增大比能量，因此成為最受關(guān)注的一類材料[38]。

Czerwiński等[39-40]以采用網(wǎng)狀玻璃碳（RVC）作為基底，在其表面電鍍鉛后作為板柵材料。結(jié)果表明，RVC/Pb具有更大的比表面積，板柵重量顯著降低，與活性物質(zhì)的接觸面積更大，極板效率評(píng)估和設(shè)計(jì)實(shí)踐中廣泛采用的α值（板柵重量/電極重量）和γ（活性物質(zhì)重量/板柵表面積）較小，表明RVC/Pb電極的容量和活性物質(zhì)的利用率得到提高。經(jīng)電池測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，電池放電電壓和放電容量高，電池的自放電速率降低，在循環(huán)壽命方面也顯示出良好的效果。

張淑凱[41]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)石墨板柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和表面PbSO4沉積兩種方式都能使石墨板柵的應(yīng)用性能及電池的循環(huán)穩(wěn)定性得到提高。其中，表面PbSO4沉積處理的影響最顯著，原因?yàn)镻bSO4改善了板柵的表面結(jié)構(gòu)，提高了板柵與活性物質(zhì)的粘結(jié)性，并能夠有效抑制析氫反應(yīng)。該板柵能同時(shí)提高電池的比能量和循環(huán)壽命。經(jīng)測(cè)試，板柵可以減重50%～60%，電池比能量可達(dá)到170 mAh/g（0.1 C），與傳統(tǒng)鉛板柵相比提高了11.5%。

陸亞山等[42]將碳纖維氈石墨化處理后發(fā)現(xiàn)，碳纖維氈的孔隙率及導(dǎo)電率出現(xiàn)小幅提升。將改性后的炭纖維氈連接上邊框，分切極耳制作成碳纖維板柵，板柵重量減輕了72.2%。組裝成電池測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電池總重量減重達(dá)到12%，比能量提升達(dá)到19.4%。測(cè)試過程中，電池的動(dòng)態(tài)充電接受能力變化幅度很小，有望解決傳統(tǒng)鉛酸蓄電池動(dòng)態(tài)充電接受能力衰退過快的難題。

雖然炭材料板柵具備降低板柵和電池重量、提升放電性能等優(yōu)點(diǎn)，但還存在以下問題需要解決：炭材料引入后導(dǎo)致析氫電位降低，制備工藝復(fù)雜、成本較高，板柵機(jī)械性能較差等。

4 結(jié) 論

通過板柵合金成分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、引入碳材料等手段，能夠有效提高板柵的電化學(xué)性能和機(jī)械性能。優(yōu)化后的板柵材料具有電阻率降低，析氫、析氧過電位提高，能夠承受大電流放電而不產(chǎn)生變形，與鉛膏結(jié)合力好能等特點(diǎn)。

盡管目前鋰離子電池、液流電池、燃料電池等新興儲(chǔ)能體系發(fā)展迅猛，但鉛酸蓄電池安全性能好、可靠性高、成本低、回收循環(huán)利用率高等特點(diǎn)是其他儲(chǔ)能體系不具備的，仍然具有很大的市場(chǎng)空間和應(yīng)用潛力。它的循環(huán)壽命短、能量效率低、抗過充放能力差等缺點(diǎn)，需要相關(guān)科研工作者繼續(xù)研究來(lái)克服。

對(duì)于今后的研究工作可從以下方面開展：（1）綜合考慮板柵合金性能的要求，研究合金中添加元素對(duì)板柵性能的影響規(guī)律，選擇合適的添加元素和添加比例，在提高板柵性能和電池性能的同時(shí)合理控制合金生產(chǎn)成本；（2）合理的板柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既能保證活性物質(zhì)與板柵牢固結(jié)合并保持穩(wěn)定，又能保證板柵有足夠的強(qiáng)度與硬度抵抗充放電過程中鉛膏體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力；（3）探明炭材料板柵在電池體系中的作用機(jī)制，開展炭材料板柵的設(shè)計(jì)制備及性能評(píng)價(jià)，研究有效的析氫控制手段。