[发明专利]一种超级电池用炭负极板

说明书

技术领域

本发明属于电化学储能器件领域，具体涉及一种超级电池用炭负极板。

背景技术

随着经济的不断发展，能源、资源与环境等成为社会的焦点问题，寻找清洁、可再生的能源是人类社会面临的迫切而艰巨的任务。

超级电容器亦称电化学电容器，是近些年来发展起来的一种新型绿色储能器件，具有快速充放电、功率密度大、循环寿命长等特点。基于这些优异的性能，超级电容器可以作为无污染的后备电源用于多种电器设备，同时它也可与电池共同组成复合电源为电动汽车提供动力，近年来受到广泛关注并得到快速发展。

由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）研发的超级电池是一种新型的混合储能装置，将不对称的超级电池电容器和铅酸电池复合在同一体系内，不需另设额外电子控置装置，这是一种最佳的组合形式。传统的铅酸电池单体是由一个PbO₂正极板和一个海绵Pb负极板组成的，不对称超级电容器是由是PbO₂正极板和炭负极板组成。由于二者有共同的正极板，因此可以将二者以并联的方式复合在同一体系内。超级电容器在高倍率放充电期间起到缓冲器的作用，有效的保护负极板；这种混合技术能够在车辆加速和制动期间快速地输出和输入电荷，所以超级电池可以提高原来铅酸蓄电池的功率性质，延长了高倍率部分荷电状态下（HRPSoC）的使用寿命。此外超级电池可以变更组合，适应各种用途，除了用作电动车辆的动力之外，还适用于固定型电池、UPS、边远地区的光伏系统等。

然而铅酸蓄电池负极板与电容器炭电极的操作电位相差很大，若将二者复合在同一体系内，在放电时，总电流主要还是由铅酸电池负极板提供；而在充电时，电容器炭电极优先充电，到达充电末期，电容器炭电极发生严重的析氢现象，从而降低了电池的充电效率，大大影响了电池性能。

发明内容

本发明针对现有的超级电池中电容器炭电极的析氢问题，提供一种超级电池用炭负极板，其提高了电容器炭负极板的析氢过电位，有效解决电容器炭电极的析氢问题，从而改进了超级电池的充电效率，促进放电形成的大颗粒硫酸铅转化成海绵铅，有效的延长了铅酸电池的循环寿命，提高蓄电池功率等方面的性能。

本发明的技术方案如下：

一种超级电池用炭负极板，其组分包括活性炭，乙炔黑以及聚偏氟乙烯，其特征在于还包括析氢抑制剂。

进一步的，所述析氢抑制剂的含量为5-10wt%。

进一步的，为硝酸铅、硝酸锌或其混合物。

进一步的，活性炭的含量为75-80wt%，乙炔黑的含量为9-11wt%，聚偏氟乙烯的含量为4.5-5.5wt%。

进一步的，所述析氢抑制剂的粒径为2-5μm。

进一步的，所述的超级电池用炭负极板的制备过程如下：将活性炭、乙炔黑、聚偏氟乙烯以及析氢抑制剂与N-甲基吡咯烷酮混合均匀，制成膏状物，将膏状物在压条机上压制成炭带，然后裁剪成符合板栅尺寸的炭片，然后将炭片压入板栅，在烘箱中烘干，得到成品炭负极板。

进一步的，烘箱中烘干时的温度为60-65℃。

与现有技术相比，本发明解决了超级电池中由于铅负极板与电容器炭电极的操作电位相差很大而导致充电末期电容器炭电极发生的析氢问题，从而改进了超级电池的充电效率，促进放电形成的大颗粒硫酸铅转化成海绵铅，有效的提高了铅酸电池的循环寿命。且该析氢抑制剂组成成分来源广泛，成本低廉，对生产设备无特殊要求，制备方法简便易行，适合大规模生产应用。

附图说明

图1是空白炭负极板和加入析氢抑制剂硝酸铅的炭负极板线性电位扫描（LSV）图；

图2是空白炭负极板和加入析氢抑制剂硝酸锌的炭负极板线性电位扫描（LSV）图； 

图3是分别加入氧化铅、硫酸铅、硝酸铅的炭负极板线性电位扫描（LSV）图；

图4是分别加入氧化锌、硫酸锌、硝酸锌的炭负极板线性电位扫描（LSV）图。

具体实施方式

实施例1

取活性炭80g，乙炔黑10g、聚偏氟乙烯5g、平均粒径5μm的粉末状硝酸铅5g，将其混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷酮（NMP），将上述物料搅拌制成膏状物，将膏状物在压条机上压制成厚度适当的炭带，然后裁剪成符合板栅尺寸的炭片。然后用手动液压机将炭片压入板栅，在烘箱中60℃烘干，得到成品炭负极板。