[发明专利]改性活性炭及其制备方法和用于制作超级铅酸电池炭负极板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性活性炭及其制备方法和用于制作超级铅酸电池炭负极板的方法，属于铅酸电池技术领域。

背景技术

铅酸电池是所有化学电源中技术最成熟的电池，它具有价格低廉、安全性高、大电流放电性能良好、电池回收率高等优点，己广泛用于电动自行车、电动摩托车、通信行业、电力工业后备电源、铁路内燃机车的牵引电池等领域。然而，铅酸电池由于质量比能量低(35—40Wh/kg)、体积大、使用寿命短(300—800次)、快速充电困难等缺点极大的限制了其应用。近些年发展了许多铅酸电池新技术，如耐腐蚀铅合金正极板栅、泡沫铅板栅、泡沫炭板栅、新型负极添加剂、超级电池等。其中，超级电池是目前最受关注的技术之一。    

超级电池，也叫超级铅酸电池，是一种混合式新型储能电源，由非对称超级电容器和铅酸电池组合而成，兼具电容和电池双功能储能的特点。它实现了双电层储能和电化学反应储能这两种储能方式外并联进化为内并联的跨越式发展。正极为铅酸电池的正极板，负极为超级电容器的炭电极和铅酸电池的铅电极组合而成的双性负极板。在保持动力电池高能量密度的同时，且不增加复杂电路的情况下，还具有超级电容器的高功率密度、大电流充放电、超长循环寿命特性。超级电池被公认为是“下一代先进电池”的杰出代表，它引领着铅酸电池的技术发展方向。

然而，超级电容器炭电极和铅酸电池铅电极的工作区间不匹配。若简单地将两个电极并联，在放电时，电极电流主要来自于铅酸电池的铅负极，电容器炭电极基本不提供电流；而在充电时，铅酸电池铅负极基本不提供电流，电极电流主要来自于电容器炭电极。此外，在充电末期，电容器炭电极产生大量氢气，导致电解液干涸，大大降低了电池的循环寿命。因此，必须对活性炭材料进行改性，使其具备与铅负极相似的工作区间和很低的析氢速率。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改性活性炭及其制备方法和用于制作超级铅酸电池炭负极板的方法。通过对活性炭材料进行改性，使改性后的活性炭电极析氢速率明显降低，且其工作区间与铅电极相匹配，延长了铅酸电池的循环寿命。而且制造工艺简单、成本低，所用材料及电池运行有利于环境保护。

本发明的技术方案是：

本发明的一种改性活性炭，包括活性炭和修饰物；它是将修饰物掺入到活性炭粉中混合、研磨加工而成；所述修饰物包括Pb、BaSO₄和ZnO，为其中的一种或多种组合。

所述的改性活性炭的制配方法，步骤主要是：先按比例称取活性炭及修饰物，然后将所述活性炭和修饰物投入球磨机中，以乙醇作为球磨介质混合、研磨加工，最后将加工好的物料置于烘箱中干燥，即制得改性活性炭。

本发明的一种改性活性炭，包括活性炭和修饰物；它是将活性炭浸渍在修饰物盐溶液中搅拌、振荡加工而成；所述修饰物包括Pb(NO₃)₂、Ba(CH₃COO)₂和Bi（NO₃）₃，为其中的一种或多种组合。

所述的改性活性炭的制备方法，步骤主要是：先按比例称取活性炭及修饰物，然后将所述修饰物配制成修饰物盐溶液，再将活性炭浸渍在修饰物盐溶液中用磁力搅拌、超声振荡，再抽滤洗涤，此后，再将滤饼分散在过量的沉淀剂溶液中用磁力搅拌、超声振荡；再抽滤洗涤至滤液Ph值为pH6～8，最后将加工好的物料置于烘箱中干燥，即制得改性活性炭。

所述的改性活性炭的制备方法，其特征在于，沉淀剂溶液为H₂SO₄，或KOH。

所述的改性活性炭，其修饰物与活性炭的质量比为0.01～0.3 ：1。

一种用本发明的改性活性炭制作超级铅酸电池炭负极板的方法，其炭负极板包括铅合金板栅和塗在其上的负极炭膏经固化最后烘干而成；所述负极板炭膏的组成物包括：改性活性炭、乙炔黑、羟甲基纤维素钠（CMC）和丁苯橡胶（SBR）；制作步骤主要是：先按比例称取改性活性炭、乙炔黑、CMC和SBR，然后混合均匀成浆料，并调节浆料的粘稠度，再将混合好的浆料涂覆在铅合金板栅上，最后置于烘箱中真空干燥，即成为超级铅酸电池炭负极板。

所述的用本发明的改性活性炭制作超级铅酸电池炭负极板的方法，其负极板炭膏的组成物含量比例按负极板炭膏重量计：改性活性炭为75～85%，乙炔黑为6～12%，CMC为2～3%，SBR为6～8%。

所述的用本发明的改性活性炭制作超级铅酸电池炭负极板的方法，其调节浆料的粘稠度为3.5～5.5g/cm³。