[发明专利]铅炭电池负极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种铅炭电池负极及其制备方法。

背景技术

铅炭超级电池是目前电池行业国际先进的前沿技术，是蓄电池技术层面上的突破。但在国内，由于炭材料的筛选、炭材料分散以及析氢等技术瓶颈未获得实质性突破，导致该技术的研发和商业化进展缓慢。

炭材料是该类技术的关键组份，炭材料在活性物质中的有效分散同样具有重要的影响。由于炭材料内部官能团的种类及数量对电池性能和操作工艺的影响较大，因此目前大都是通过改性，从而获得性能优异和亲水性好的炭材料。通过粉料的预分散的方式或利用连续和膏设备进行活性物质的制备，操作繁琐，投资大，且不同的处理方法以及预分散效果与预期差别较大，这都将严重影响电池性能和批次稳定性，从而延缓了该型产品的商业化进程。

对于该问题，通过专项研究，从活性物质配方以及所需炭材料的制备等方面进行了大量对比研究和试验，最终确定了解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种铅炭电池负极，能提高负极板的析氢电位，大电流充、放电性能优异，本发明还提供其制备方法，和膏工艺简单，一致性好。

本发明所述的一种铅炭电池负极，包括以下重量百分数的原料：

絮状炭材料0.2～2％，黑腐植酸0.1～0.3％，导电石墨0.05～0.1％，氧化铟0.01～0.05％，硫酸钡0.1～0.5％，粘结剂0.5～1.5％，氯化亚砜0.5～2.5％，铅粉余量。

粘结剂为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯为乳状。

黑腐植酸的制备方法为：将腐植酸溶于无水乙醇中，充分搅拌后进行过滤，将滤渣摊开在通风厨下进行通风，然后置于50～85℃烘箱中烘1～3h，再于105～125℃烘干，即为黑腐植酸。

所述的絮状炭材料的制备方法为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸盐的电解液中电解，电流密度为10～20mA/cm²，再进行分散，分散速度为2000～3000r/min，时间2～5h。电解过程中，采用高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸钠和/或硫酸钾的水溶液中进行电解，通电时间根据需要可灵活调整。

黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡均过20目筛。

所述的铅炭电池负极的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡加入和膏机内，再加入聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜；

(2)将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌；

(3)再将硫酸溶液均匀淋入和膏机内，继续搅拌，停机后得到膏体；

(4)将膏体在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池负极。

其中：步骤(1)中将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡加入和膏机内为：将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内。

铅粉、硫酸和水的重量比为1000:30～45:100～150，其中硫酸的量以浓硫酸计，将浓硫酸稀释为硫酸溶液后均匀淋入和膏机内。

步骤(2)中搅拌时间为10～15分钟。

步骤(3)中搅拌时间为5～10分钟。

固化和干燥阶段所用的固化和干燥工艺为现有技术。

作为一种优选方案，所述的铅炭电池负极的制备方法如下：

首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将原料黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内，如果有结块应搓碎再过筛，再加入乳状聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜，将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌10～15分钟，再将配方量的硫酸溶液用10～20min时间均匀淋入和膏机内，继续搅拌5～10min后停机。得到膏体后在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池负极。

本发明制备得到的铅炭电池负极经组装电池进行酸循环内化成制备得到电池。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明得到的絮状炭材料作为负极添加剂，无需粉料的预分散，能够满足铅炭电池对炭性能和分散的技术工艺等技术要求，这主要是因为炭材料以这种方法加入到膏体中，炭材料颗粒由于具有亲水性和微粒具有的结构，同时由于炭颗粒所带的电荷，可以有效渗入到膏体内粒子空隙内部。