[发明专利]一种铅炭电池负极材料、铅炭电池和制备方法

说明书

本发明涉及一种铅炭电池负极材料、铅炭电池和制备方法，属于电池制造技术领域。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、纳米碳粉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。本发明提供的铅炭电池具有电容量大、循环放电后损失电量小的优点。

技术领域

本发明涉及一种铅炭电池负极材料、铅炭电池和制备方法，属于电池制造技术领域。

背景技术

普通铅酸电池的正极活性材料是氧化铅，负极活性材料是铅。为了改进传统铝酸电池的循环寿命短、充放电功率小等缺点，在铅酸电池的负极加入具有双电层电容特性的炭，将铝酸电池和超级电容器的优势融合在一起，既发挥了超级电容器大容量充放电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，这就是正在兴起的一种炭增强铅酸电池，又称为铅炭电池。在铝酸电池中加入活性炭主要有2种方式，一种是负极材料分别由铝和活性炭单独制作，然后通过并联形成负极，称为“内并”模式；另一种是把活性炭混合到负极材料Pb中制作成负极，称为“内混”模式。由于在铅炭电池加入了活性炭，一方面减缓了负极硫酸盐化现象，延长了电池寿命，另一方面发挥超级电容器的优势，具备大容量充放电的特性。与铅酸电池相比，虽然铅炭电池的比能量没有差异，但是比功率却有大幅的提升，而且在放电深度较小的情况下循环寿命也有显著的提高；在大电流、浅充浅放条件下铅炭电池具有长达1万次的循环寿命，而这一优势正好与通过储能来平滑可再生能漂输出、电网调频的功率需求相吻合。

将高比表面碳材料（如活性碳、活性碳纤维、碳气凝胶、石墨和碳纳米管等）掺入铅负极中，发挥超级电容的瞬间大容量充电的优点和高比表面碳材料的高导电性及其对铅基活性物质的分散性，提高铅活性物质的利用率，且在高倍率充放电期间起到缓冲器的作用，有效地保护负极板，抑制“硫酸盐化”现象。CN104577058A公开了一种铅炭电池负极活性物质制备方法，属于铅酸蓄电池制作技术领域。采用专用的铅炭电池和膏设备，通过各成分的优化配比和控制各阶段干混、湿混、酸混时间，进而达到生产质量良好（碳材料分散性好）、过程可控且满足电池性能要求的铅炭电池负极铅膏。CN105140466A公开了一种铅炭负极板，将普通负极铅膏涂覆于铅钙板栅合金上，然后在极板两面涂覆高炭含量的负极铅膏，通过固化干燥得到铅炭负极板，其中高炭含量的负极铅膏成分为：铅粉100份；炭材料A 0.5～1份；炭材料B 5～20份；硫酸钡0.1～1.5份；木素磺酸钠0.1～0.5份；腐殖酸0.1～0.5份；短纤维0.1～0.5份；水10～20份；1.0～1.4g/cm³的硫酸4～8份。

但是，由于碳材料和铅粉在密度上的较大差异，采用现有的混合和膏方式，碳材料难以均匀分散，使铅膏与极板的结合变差，涂膏难度加大，极板强度降低。这样不仅无法将超级电容特性融合到电池中去，反而会使电池性能下降，循环寿命降低。

发明内容

本发明的目的是：针对铅炭电池存在的放电循环次数低、寿命短的问题，提出了一种其使用的负极材料，以及包含有该负极材料的铅炭电池。

技术方案是：

一种铅炭电池所用的负极材料，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、纳米碳粉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。

所述的硫酸的质量浓度是80～85%。

所述的羟基硅油改性的白炭黑的平均粒径范围是50～100μm。

所述的纳米碳粉的平均粒径范围是10～50μm。

增稠剂是聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇。