[发明专利]一种超级电池用活性炭材料表面二次修饰改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级铅酸电池电极材料制备技术，特别是指一种超级电池用活性炭材料表面二次修饰改性方法；属于电化学储能器件技术领域。

背景技术

动力电池是新能源汽车的关键技术之一，被广大汽车及汽车零部件企业和投资者看好。目前动力电池主要有铅酸蓄电池、Cd-Ni电池、MH-Ni电池、液态锂离子电池、聚合物锂离子电池、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)，这些电池均有车载实验。铅酸电池作为应用历史最悠久的电池，在传统汽车中广泛的作为电子设备动力源，在新能源汽车领域中，其不仅作为小型车如观光车、警务车等的牵引动力源，更是广泛的运用在EV、HEV及plug-in的12V电源中。

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，如新结构、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、超级铅酸电池、铅炭电池、双极性陶瓷隔膜VRLA电池等。其中超级铅酸电池技术备受关注。它是由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)于2004年开发的一种新型超级铅酸电池(又称超级电池，ultra battery)，它将超级电容器与铅酸电池并联到一个单体中，超级铅酸电池的炭电极主要吸收及释放电荷，在车辆启动及制动时起缓冲作用。它将双电层电容器的高比功率、长寿命的优势融合到铅酸电池中，在保持“外并”提高功率、延长电池寿命优点的同时，简化电池的电路，降低总费用。日本古河公司将研发的超级铅酸电池装载到本田Insight混合电动汽车上通过了17万公里的寿命测试，电池仍然运行良好，而且与使用镍氢电池的同款车型相比，成本降低了40％，油耗及CO₂排量均有一定程度减少。

但需要注意的是，由于炭表面析氢电位较铅低，炭负极“内并”必然导致电池析氢增加，过度析氢则会引起电池失水失效，影响电池寿命。为了解决AC表面析氢问题，中国专利CN 101969149 A公布了一种超级电池负极铅膏及其制备方法，采用物理混合氧化铟、氧化铋、硬脂酸或硬脂酸钡的方法抑制AC材料析氢。中国专利201110242827.X公布了一种超级电池用炭负极板，采用物理混合硫酸铅、氧化铅、硝酸铅的方法抑制析氢。中国专利CN 102157735 A公布了一种用于超级铅酸电池的电极材料及制备方法，其中采用混合盐化学掺杂的方法对炭材料进行抑氢改性，改性剂为PbSO₄与BaSO₄、CaSO₄的组合或Pb粉与BaSO₄、CaSO₄的组合。可见炭材料表面掺杂Pb是一种比较有效的抑氢方法，但少量Pb掺杂无法解决超级电池炭材料与Pb负极工作电位不一致的问题。由于Pb与C工作电位区间不一样，超级电池放电时C负极工作电位下降速度超过Pb负极，使得电池内部形成Pb/C原电池，一方面C使得电池放电提前达到放电终止电位，从而降低电池放电容量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种方法简单，操作方便，可以抑制超级电池炭材料析氢并同时解决超级电池Pb，C电极工作电位不匹配的问题的超级电池用活性炭材料表面二次修饰改性方法。

本发明一种超级电池用活性炭材料表面二次修饰改性方法，包括下述步骤：

所述炭材料二次修饰改性方法包括炭材料纳米Pb修饰及炭材料表面Pb包覆两个步骤；

所述炭材料纳米Pb修饰步骤是指：首先，将炭材料浸泡在含Pb溶液中，使纳米Pb吸附在炭材料的孔洞中及外表面，然后，采用化学沉淀或高温热解的方式对吸附的纳米Pb进行Pb元固定；

所述炭材料表面Pb包覆步骤是指：将纳米Pb修饰后的炭材料与含Pb颗粒或其化合物颗粒通过物理混合的方式使小粒径的Pb及其化合物颗粒均匀包覆于炭材料表面。