[发明专利]一种铅炭电池正极及制备和应用

说明书

本发明涉及铅炭电池电极，1)首先称取铅粉、硫酸钡、聚丙烯纤维短纤维、导电剂，进行干混；2)称取粘结剂配制成水溶液，将含有粘结剂的水溶液加入步骤1)所准备的混料中进行湿混，或直接称取粘结剂加入步骤1)所准备的混料中进行干混后加水再湿混得铅膏料；粘结剂占最终铅膏料总质量的0.05％‑5％，混合时间为1分钟至1小时；铅膏料中粘结剂与水质量比为(0.1‑60)：100；导电剂为石墨、碳纳米管、石墨烯、C60、乙炔黑；3)将步骤2)得到的铅膏料进行加酸固化干燥。

技术领域

本发明涉及铅炭电池电极技术领域。

背景技术

铅炭电池是储能成本最低的化学储能技术，其具有脉冲大电流充放电寿命长的特点，其循环寿命较铅酸电池高。可再生能源的大规模应用使铅炭电池技术迎来了新的发展机遇。

铅炭电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。铅炭电池的结构主要包括内混型铅炭电池与内并型铅炭电池，内混型铅炭电池是将活性炭混合在铅膏中发挥其导电性与电容性，内并型铅炭电池是在铅酸电池负极并联活性碳负极板，利用活性碳的电容性抵抗大电流充放电的冲击，进而提升电池寿命。铅炭电池在常温条件下使用各项性能均优于铅酸电池，但高温下使用时电池循环寿命却显著减少，导致铅炭电池高温循环寿命短的原因有很多，其中最直接的原因是：由于活性碳的加入导致负极循环寿命大幅提升，相应的负极硫酸盐化速度较正极硫酸盐化速度大幅降低，正极硫酸盐化导致正极内阻增大，电池高温条件下运行进一步加速正极硫酸盐化，硫酸盐化进一步加大了正极放电深度，进而造成原本作为正极骨架物质的α-PbO₂被作为活性物质逐渐消耗，这也是铅炭电池常见的正极活性物质“泥化”现象，“泥化”导致正极活性物质逐渐流失，最终导致电池失效。想要提升正极高温循环使用寿命，就必须解决正极高温“泥化”的问题，常温下向正极添加粘结剂有可能增大电池内阻，因此我们采用同时添加粘结剂与导电剂的方案解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提升正极活性物质的粘结强度同时提升正极的导电性，减轻高温下正极容量的损失，延长电池的高温循环寿命。

一种铅炭电池电极的制备方法，该电极通过如下过程制备而成：

1)首先称取铅粉、硫酸钡、聚丙烯纤维短纤维、导电剂，进行干混；

2)称取粘结剂配制成水溶液，将含有粘结剂的水溶液加入步骤1)所准备的混料中进行湿混，或直接称取粘结剂加入步骤1)所准备的混料中进行干混后加水再湿混得铅膏料；粘结剂占最终铅膏料总质量的0.05％-5％，混合时间为1分钟至1小时；铅膏料中粘结剂与水质量比为(0.1-60)：100；导电剂为石墨、碳纳米管、石墨烯、C60、乙炔黑；

3)将步骤2)得到的铅膏料进行加酸固化干燥；

其中粘结剂包括PTFE、PVDF、聚吡咯、聚噻吩中的一种或二种以上。

铅粉、硫酸钡、聚丙烯纤维短纤维、导电剂、粘结剂的质量比为(4000-8000)：(10-300)：(0.1-10)：(0.1-10)：1。

聚丙烯纤维短纤维尺寸为0.1mm-10mm。

所述步骤3)的和膏酸为浓度为1.10g/ml-1.50g/ml的硫酸溶液，加入和膏酸的质量与整个正极涂膏量的质量比为(1-10)：1000，固化干燥温度30℃-100℃，固化干燥时间为1-72小时。

所述铅炭电池正极在铅炭电池中的应用，优选作为正极使用。

铅炭电池为铅炭电池、內混型铅炭电池、内并型铅炭电池或全碳负极型铅炭电池。

电池使用温度为30℃-100℃，优选60-100℃。

本发明技术效果