[发明专利]一种铅炭电池负极材料、铅炭电池和制备方法

权利要求书

1.一种铅炭电池所用的负极材料，其特征在于，包括有按重量份计的如下组分作为原料：包括有按重量份计的如下组分作为原料：硫酸8～14份、硫酸钡1～1.5份、碳粉5～8份、羟基硅油改性的白炭黑0.2～0.3份、离子液体接枝的碳纳米管2.5～5份、增稠剂0.05～0.1份、表面活性剂0.1～0.15份、纯水7～12份、铅粉50～60份；所述的羟基硅油改性的白炭黑的制备方法，包括如下步骤：按重量份计，将10～15份的硅酸钠、1～1.5份的硫酸钠、150～180份的水混合均匀，升温至65～70℃之后，滴加10wt%的盐酸溶液，使pH在6～6.5之间，放冷后，在25～30℃进行第一次陈化1～2h；再滴加10wt%的盐酸溶液，使pH在4～5之间，再在35～40℃进行第二次陈化2～3h，再加入羟基硅油7～9份，搅拌均匀后，在25～30℃进行第三次陈化10～20h，得到羟基硅油改性的白炭黑；所述的离子液体接枝的碳纳米管的制备方法，包括如下步骤：S1：酸改性碳纳米管的制备：按重量份计，将多壁碳纳米管12～17份与第一混合液20～35份进行混合，再在超声作用下加热回流反应2～3h，所述的第一混合液是指按体积比3：1复配的80wt%浓硫酸和60wt%浓硝酸的混合液，反应结束后，将碳纳米管过滤出，再用去离子水洗涤、干燥，得到酸改性碳纳米管；S2：羧基改性碳纳米管的制备：按重量份计，将酸改性碳纳米管5～8份与第二混合液12～14份混合，升温至60～75℃进行反应1h，所述的第二混合液是由80wt%浓硫酸和30wt%的过氧化氢溶液混合而成，反应结束后，将碳纳米管过滤出，再用去离子水洗涤、干燥，得到羧基改性碳纳米管；S3：表面羟基修饰的碳纳米管的制备：按重量份计，将羧基改性的碳纳米管12～20份与30～35份SOCl2在65～75℃条件下进行回流反应10～12h，反应结束后，将固体物滤出，再分散在乙二醇40～45份中，于105～115℃回流反应20～25h，反应结束后，将固体物滤出，用去离子水洗涤、干燥，得到表面羟基修饰的碳纳米管；S4：硅烷偶联剂接枝的离子液体的制备：配制含有2～6wt%的硅烷偶联剂KH550和5～10wt%的咪唑类离子液体的醇类溶剂，在75～95℃下反应4～8h后，得到硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液；咪唑类离子液体选自氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑或氯化-1- 丁基-3-甲基咪唑或者咪唑基四氟硼酸盐离子液体中的一种或几种的混合；所述的醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙二醇、丁醇或异戊醇中的一种或几种的混合；S5：离子液体接枝的碳纳米管的制备：将表面羟基修饰的碳纳米管与硅烷偶联剂接枝的离子液体的溶液按照重量比1：10～12混合均匀，升温至60～65℃反应3～5h，将固体物滤出，依次用乙醇、水清洗，烘干后，即得；

所述的碳粉的平均粒径范围是10～50μm。

2.根据权利要求1所述的铅炭电池所用的负极材料，其特征在于，所述的硫酸的质量浓度是80～85%。

3.根据权利要求1所述的铅炭电池所用的负极材料，其特征在于，所述的羟基硅油改性的白炭黑的平均粒径范围是50～100μm。

4.根据权利要求1所述的铅炭电池所用的负极材料，其特征在于，增稠剂是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。

5.根据权利要求1所述的铅炭电池所用的负极材料，其特征在于，表面活性剂是卵磷脂、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸甲酯乙氧基化物、聚氧乙烯嵌段共聚物、甘油季戊四醇、失水山梨醇、蔗糖脂肪酸酯、烷基醇酰胺、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。

6.权利要求1～5任一项所述的铅炭电池所用的负极材料的制备方法，包括如下步骤：第1步：将硫酸钡、碳粉、羟基硅油改性的白炭黑、离子液体接枝的碳纳米管、增稠剂、表面活性剂、纯水混合均匀，再缓慢加入铅粉，搅拌均匀，再加入缓慢加入硫酸，并控制温度不超过55℃；第2步：将第1步中得到的铅膏涂到负极栅板上，在温度55～65℃下干燥20～40h，得到负极材料。

7.包含有权利要求1～5任一项所述的铅炭电池所用的负极材料的铅炭电池。