[发明专利]一种介孔材料包覆的铅酸电池负极材料添加剂及制备方法

说明书

本发明提出一种介孔材料包覆的铅酸电池负极材料添加剂及制备方法，将次磷酸钠、磷酸钠、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）按比例配置为水溶液，缓慢滴加硝酸钡与硝酸铅按1:1比例配置的水溶液，制备得到含钡、铅的溶胶材料，将溶胶从溶液中分离，加入少量十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、正硅酸乙酯（TEOS）和氢氧化钠水溶液在80℃下进行超声搅拌2h，之后除去CTAB和PVP，将沉淀物通过无水乙醇洗涤干燥后，在氧气和二氧化碳气氛下进行高温热处理，获得介孔硅基材料包覆的铅酸钡。本发明通过介孔硅基材料包覆铅酸钡，克服了铅酸钡与硫酸电解液发生反应的缺陷，从而提高电池的稳定性和循环效率。

技术领域

本发明涉及铅酸电池材料技术领域，具体涉及一种介孔材料包覆的铅酸电池负极材料添加剂及制备方法。

背景技术

铅酸电池经历一百年以上的发展，在现代生活的各个领域都发挥着极其重要的作用，和人们的生活息息相关，密不可分。铅酸蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、电池槽、极柱等部件组成，铅酸蓄电池相较于锂离子电池、燃料电池、电容器等诸多新型电池具有不可取代的优点，如使用更为安全、性能更加稳定及价格便宜、资源再生回收率高等优势，至今仍是应用范围最广泛的二次电池。但是同时也存在着比能量较低、低温性能欠佳、活性物质利用率较低、循环寿命较短等不容忽视的缺点，以上因素都与铅酸蓄电池正负极的性能息息相关。

铅酸电池的性能很大程度上受到正负极板性能的制约，添加剂的使用能够提高正负极活性物质的利用率，因此向正负极板加入适量添加剂能够提高正负极性能能够提高电池的整体性能，这样铅酸蓄电池才能够满足特殊条件下正常使用。在制备中，常用的正极添加剂有碳素材料、金属铋、MgSO₄、CaSO₄等硫酸盐、磷酸和磷酸盐、氧化物等。负极添加剂有腐殖酸、木素纤维素和BaSO₄、碳黑等，添加剂对于材料性能和化成效率具有优良的作用。为了更好提高活性物质利用率，不断有添加剂被开发应用于铅酸电池电极中。

铅酸钡具有钙钛矿结构，是一种容易通过标准的陶瓷与粉末工艺制备的陶瓷，其在硫酸中相对稳定，铅酸钡作为正负极活性物质添加剂能够有效提高极板的化成效率与活性物质利用率。中国发明专利申请号201610548236.8 公开了一种长寿命铅酸蓄电池极板及其制造方法，其正极板由如下重量份数的原料组成：铅粉、石墨、0.4～0.8份铅酸钡、硫酸亚锡、三氧化二锑、稀硫酸、纤维和纯水组成，具有低温容量好、大电流放电能力强等优点。中国发明专利申请号201310207846.8 公开了一种利用废正极活性物质制备铅酸钡循环回用的方法，将铅酸蓄电池生产过程中产生的废正极活性物质转化制备成铅酸钡，回用到铅酸蓄电池生产中去。中国发明专利申请号201510719623.9公开了一种长寿命贫液式阀控蓄电池的制造方法，采用铅粉，正极板合金，正极板铅膏100公斤铅粉添加四碱式硫酸铅晶种、短纤维、三氧化二锑、铅酸钡、酸、纯水。中国发明专利申请号201110040142.7 公开了一种应用于铅酸蓄电池的铅酸钡导电材料，由一氧化铅、氧化钡为主要原料，经过配比、盐化、共沉淀、干燥、烧结、粉碎等步骤制得，铅酸钡材料是一种具有良好导电性的粉末材料，可作为导电添加剂应用在蓄电池极板中。

然而在铅酸电池使用过程中，铅酸钡在硫酸电解液中容易分解并产生大量硫酸钡沉淀，导致负极材料粉化分解，从而导致材料在使用过程中性能下降较为明显。然而现有的方案种尚无针对这一问题对铅酸钡添加剂进行改性的方案，因此针对铅酸钡添加剂的改性和保护具有十分重要的现实意义。

发明内容

针对铅酸钡在铅酸电池硫酸电解液中容易分解并产生大量硫酸钡沉淀，导致负极材料粉化分解，从而导致材料在使用过程中性能下降较为明显的缺陷，本发明提出一种介孔材料包覆的铅酸电池负极材料添加剂及制备方法，在保持传统铅酸电池负极材料化成效率的同时，提高了铅酸电池循环稳定性。。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：