[发明专利]一种铅碳电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极领域，尤其涉及一种铅碳电极及其制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池从发明至今已有150多年的历史，因其工艺技术成熟、性价比高、容量大、安全性能好、循环经济效益好等优点而成为世界上产量最大、应用范围最广的一种电池。但是，铅酸蓄电池由于比功率低、循环寿命短等缺点而成为铅酸蓄电池进一步发展的瓶颈，尤其在高倍率部分荷电态充放电使用时，因硫酸铅在负极的快速累积而导致负极硫酸盐化失效，使得电池的循环寿命偏低。

铅炭电极可组装成铅炭电池，铅炭电池是超级电池的一种，也属于电容电池。因为铅炭电极具有电池性与电容性，能与电池正极（PbO₂）形成非对称性超级电容器内联在同一电池槽内，具有优异的电池容量，电池内阻小充电接受能力高，循环生命长等特性。

目前国际国内存在定型（成熟）的生产方法，使其成为工业化规模生产，广泛流通于市场。

据文献载：铅炭电极制造的方法有下列几个；

A、炭膜贴附法：利用超级电容器的炭膜电极用的膜贴附在电池负极上，形成物理接触的pb/C电极，这种电极最大缺点是严重的自放电，电池根本不能搁置，一旦搁置，电池即要充电否则不能使用，实际上没有现实意义。

B、镀铅（炭）法：通过电镀，镀铅在炭电极上，更令人难以置信的是镀铅时间漫长，另外炭基板活化敏化较难，所以镀铅在实现工业化制板有一室难度。或是铅板镀炭，同样也有困难，这样的电镀法生产铅炭电极在实验室是可以的，工业化规模具有难度，还有现在铅蓄电池工厂需添置电镀设备。

C、炭骨架法：利用玻璃态化碳作板栅，这样工艺正在热烈发展中，这或许可以制成铅炭电极，但寿命尚存问题，炭板栅与活物质接触到后期有炭层腐蚀，有损电池循环寿命。

发明内容

本发明的目的是采用配方法得到一种铅碳电极及其制备方法。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种铅碳电极，其特征在于它包含混合碳、载体、膨胀剂、相溶助剂、纳米碳包铅、铅粉，以上所述的成分中铅粉为基础成分；以上所述的成分占铅粉重量的质量分数比如下：混合碳与铅粉的质量比为1%-3%，载体与铅粉的质量比为1%-2%，膨胀剂与铅粉的质量比为1.4%-1.7%，相溶助剂与铅粉的质量比为0.1%-0.3%，纳米碳包铅与铅粉的质量比为1%—2%；所述的混合碳为石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭四种碳混合物组成；所述的载体为硅与碳的混合物组成；所述的膨胀剂为硫酸钡、木素、胡敏酸、纳米碳管的混合物组成，硫酸钡与铅粉的质量比为0.8%-1.0%、木素与铅粉的质量比为0.2%、胡敏酸与铅粉的质量比为0.3%-0.4%、纳米碳管与铅粉的质量比为0.1%；所述的相溶助剂为聚天冬胺酸钠。

所述的混合碳为石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭的质量分数构成如下：石墨40%、乙炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%。

所述的载体中硅与碳的质量比为2:1。

一种铅碳电极的制备工艺方法，它包括如下步骤：

第1步、制备原材料：

选择铅粉、聚天冬胺酸钠备用；

选择质量分数为石墨40%、乙炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%的粉末混合得到混合碳；

选用硅与碳的质量比为2:1混合得到载体；

选择硫酸钡与铅粉的质量比为0.8%-1.0%，木素与铅粉的质量比为0.2%，胡敏酸与铅粉的质量比为0.3%-0.4%，纳米碳管与铅粉的质量比为0.1%的材料混合均匀后得到膨胀剂；

制备纳米碳包铅：按质量称取等量的碳酸铅和淀粉均匀拌合成混合体，再向混合体添加水，使其成为浆糊状，在180℃的无氧条件下进行炭化处理，得到炭化混合体，再将炭化混合体在315℃~330℃进行还原反应最终得到纳米碳包铅；

第2步、混合原料：

向铅粉中加入质量分数为铅粉1%-3%的混合碳、质量分数为铅粉1%-2%的载体，质量分数为铅粉1.4%—1.7%的膨胀剂，质量分数为铅粉0.1%-0.3%的聚天冬胺酸钠，质量分数为铅粉1%—2%的纳米碳包铅；将以上混合物混合均匀；

第3步、和膏工艺：

首先将第2步得到的混合物干搅拌6-8分钟，然后加水搅拌，加水时间控制在2分钟以内；再加入酸，搅拌，加酸时间控制在15-18分钟以内，得到正铅膏和负铅膏；在和膏过程中，正铅膏和负铅膏采用不同的加水量和加酸量；

第4步、涂料工艺：

采用涂板机将正铅膏和负铅膏涂覆在电极骨架上，得到正电极板基材和负电极板基材；