[发明专利]一种铅碳电池导电负极材料及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种铅碳电池导电负极材料及其制作工艺，负极材料组份按重量份数包括硅砂50‑60份、单壁碳纳米管4‑10份、导电炭黑5‑15份、石墨烯1‑3份、纳米二氧化钛2‑4份、纳米氧化锆3‑9份、粘结剂1‑3份，本发明制作工艺简单，制得的负极材料导电性能好，可以有效降低铅碳电池电极的内阻，提高活性物质利用率和充放电倍率，同时可以确保铅碳电池在低温环境中正常工作并且性能稳定。

技术领域

本发明涉及负极材料制作技术领域，具体为一种铅碳电池导电负极材料及其制作工艺。

背景技术

目前,能源危机和环境污染问题的日益突出使得电能、清洁能源的高效存储及转换成为全社会亟待解决的问题。其中电化学储能电池被认为是最有希望的储能解决方案之一。相比于21世纪最具潜力的高性能二次电池的代表-锂离子电池，铅酸蓄电池池的循环寿命比较短，能量功率密度也较低。但是其具有150年的历史，价格低廉、工艺成熟及安全可靠等性能，使铅酸电池依然占据全球市场份额的70%以上，至今其技术发展与应用仍在不断进步。随着新技术、新材料、新结构的进展，铅酸蓄电池技术将向高比能量、高性价比、宽温度适应性、长使用寿命方向发展，推动整个铅酸蓄电池产业不断的升级与进步。

然而，随着对电池功率能量密度和长循环寿命的进一步要求，传统铅酸电池已逐渐无法满足各种应用端的需求。尤其是铅酸电池在半充电状态下大电流充放电时容易引起硫酸铅在负极的堆积，缩短使用寿命，这是阻碍其未来发展的关键因素。面对上述问题，已有研究者们将铅酸电池和具有不对称结构的超级电容器并联组装，利用多孔碳材料全部或部分取代传统铅酸电池的负极(铅)材料。碳材料的引入可以抑制硫酸铅的堆积，提高循环寿命。此外还可提高极板导电率，形成利于电解液离子迁移的孔道，能够促进硫酸在铅膏内部的传输和扩散。铅碳电池的充放电能力比传统铅酸电池高50%，寿命是其 4 倍。

在铅碳电池使用的负极材料中，不同种类的负极添加剂性质相差较大，如比表面积、电导率、表面官能团种类、丰度以及嵌入化学性质均有较大不同，因此不同材料做负极添加剂的效果迥异。负极材料是影响电池容量及循环性能的最重要的因素之一，为了提升铅碳电池的循环稳定性，有必要对负极材料进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铅碳电池导电负极材料及其制作工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铅碳电池导电负极材料,负极材料组份按重量份数包括硅砂50-60份、单壁碳纳米管4-10份、导电炭黑5-15份、石墨烯1-3份、纳米二氧化钛2-4份、纳米氧化锆3-9份、粘结剂1-3份。

优选的，负极材料组份优选的成分配比包括硅砂55份、单壁碳纳米管7份、导电炭黑10份、石墨烯2份、纳米二氧化钛3份、纳米氧化锆6份、粘结剂2份。

优选的，其制作工艺包括以下步骤：

A、将硅砂清洗干净并烘干；

B、将清洗后的硅砂与液态NaK、液态SiCl₄混合后加入搅拌釜中高低速混合搅拌，先采用低速搅拌，搅拌速率为300-600转/分，时间为12min-24min；之后进行高速搅拌，搅拌速率为3000-4000转/分，时间为10min-20min，静置20min，得到混合物A；

C、将混合物A加入烧结炉中，之后通过惰性气体，进行烧结，烧结温度为1200-1300℃，时间为2h-3h，烧结结束后得到烧结产物；

D、将烧结产物浸没于硝酸铅溶液中，再滴加硫酸溶液，收集沉淀，清洗，之后在40-60℃下真空干燥后得到纳米多孔硅；

E、将单壁碳纳米管、导电炭黑、石墨烯、纳米二氧化钛、纳米氧化锆、粘结剂充分混合后加入搅拌罐中，再加入少量水，混合后进行超声搅拌，得到浆液；

F、将纳米多孔硅浸泡在浆液中，混合搅拌，得到混合浆料；