[发明专利]一种铅酸电池负极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铅酸电池负极材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括：1）将金属铅Pb粉与钙Ca按1wt%‑15wt%先混和，再与砷As按6wt%‑19wt%、铜Cu按1wt%‑8wt%、硒Se按2wt%‑4wt%、硫S按0.6wt%‑0.8wt%和锡Sn按2wt%‑25wt%比例进行混合，得到混合物A；2）将混合物A与氯化钠NaCl进行混合，得到混合物B；3）将混合物B进行球磨得到混合物C；4）用模具将混合物C压制成形，在惰性气体或空气中煅烧得到物质D；5）取物质D，用去离子水洗涤，并烘干，得到铅钙负极材料。这种制备方法不仅操作简单而且制备得到的铅负极比表面积大，能增加负极表面和微孔中接触硫酸的含量，能提高铅负极材料的充放电容量和使用效率，这种方法制备的负极材料应用前景可观。

技术领域

本发明涉及铅酸电池负极材料的制造技术，具体是一种铅酸电池负极材料及其制备方法与应用。

背景技术

铅酸电池具有工作电压高、工作温度范围宽（-40℃-60℃）、没有记忆效应、价格低廉、安全等优点，是目前产量最大，用途最广的蓄电池。但传统的铅酸电池存在比能量小、对环境腐蚀性强、循环使用寿命短、自放电大、不易过放电等缺点。电池的能量密度和循环使用寿命与初始铅膏的工艺制造、电池的使用条件、电池设计等有关，其中铅酸电池比能量低的主要原因是正负极活性物质利用率低，放电时，表面覆盖的硫酸和微孔中接触到硫酸有限，使得容量受到限制，因此实际值比理论值要小的多；容量取决于很多因数，其中包括：放电速率，湿度，极板厚度和内部结构（密度、孔径、表面积）。高倍率放电时，负极对电池容量影响大于正极，原因在于大电流放电时，负极表面会生成一层致密的PbSO₄层，阻止了电解液向极板内部扩散，使得极板内部的活性物质得不到利用，大大减小了活性物质的利用率。目前制备负极工艺包括铅粉制造、铅膏和制、涂板、极板固化、干燥及化成，其中化成分为两段，前段铅膏的初始组分正方晶PbO与3BS(3PbO·PbSO₄·H₂O)还原为Pb，后段硫酸铅还原为Pb，这一反应发生在铅膏的硫酸铅区域形成的Pb区之间的部位，该工艺制造复杂，且消耗大量的能量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种铅酸电池负极材料及其制备方法与应用。这种制备方法不仅操作简单而且制备得到的铅负极比表面积大，能增加负极表面和微孔中接触硫酸的含量，能提高铅负极材料的充放电容量和使用效率，这种方法制备的负极材料应用前景可观。

实现本发明目的的技术方案是：

一种铅酸电池负极材料的制备方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：

1）将金属铅Pb粉与钙Ca按1wt%-15wt%先混和，再与砷As按6wt%-19wt%、铜Cu按1wt%-8wt%、硒Se按2wt%-4wt%、硫S按0.6wt%-0.8wt%和锡Sn按2wt%-25wt%比例进行混合，得到混合物A；

2）将混合物A与氯化钠NaCl按质量比1:1-20比例进行混合，得到混合物B；

3）将步骤2）得到的混合物B进行球磨，珠料比为1-40:1，同时加入去离子水，其配比为去离子水：物料=1:1-2，球磨时转速为500rpm-1000rpm、球磨时间为5-40小时，得到混合物C；

4）取混合物C，用模具将混合物C压制成形，在惰性气体或空气中煅烧时以1-20℃/min的升温速率升温，压制成形的混合物C在100℃-1000℃环境下恒温保持1-10小时，得到物质D；

5）取步骤4）得到的物质D，用去离子水洗涤2-3次去除NaCl，并在80℃的烘箱中烘干，得到铅钙负极材料。

步骤1）中所述的混合物A为铅钙混合物。

步骤2）中所述的氯化钠不仅作为模板，而且也作为助磨剂。

步骤3）中所述的球磨为行星球磨或胶体磨或沙磨。