[发明专利]铅碳电池用低析氢负极配方及其制备方法

说明书

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅碳电池用低析氢负极配方及其制备方法，包括以下重量百分数的原料：硫酸钡0.5‑1.5％，木素磺酸钠0.1‑0.3％，高比表面活性炭0.4‑1.2％，氧化铌0.01‑0.06％，氧化钼0.01‑0.06％，氟化镧0.01‑0.06％，氟化镱0.01‑0.03％，丙纶纤维0.01‑0.06％，巴顿铅粉余量。铅膏制备前将配方量的高比表面活性炭与配方量的硫酸混合，通过密闭空间内PV/T为一个常数的原理，加热混合液，提高内部压力，从而加速活性炭孔内气体的排出和酸液的渗入。本发明放电容量高，充电接受能力高，析氢电流明显下降，解决了高比表面碳材料析氢电流高的问题。

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅碳电池用低析氢负极配方及其制备方法。

背景技术

随着储能技术在发电侧，电网侧，电源侧，用户侧备用电源，数据中心，家庭储能市场，综合能源服务及智能交通等细分市场的不断深入应用，未来储能市场将不断增大。但碳材料的加入大大降低了负极的析氢电位，提高了电极的析氢电流。很多报道了有一定作用的抑氢剂，如氧化银，氧化锌和氧化铟等材料；有报道对碳材料进行酸碱改性，官能团优化等措施，但均没有取得理性的抑氢效果，因此铅碳电池负极析氢的问题仍没有得到有效解决。在试验中还发现，比表面积(BET)越大的碳材料析氢越严重，人们关注的焦点是尽量避开高BET的碳材料，没有针对高BET的碳材料开展相关工作。

对于该问题，通过专项研究，根据氢气的析出过程和机理：

Volmer过程：H⁺+e^-+M→M-H

Heyronsky过程：M-H+H⁺+e^-→H₂+M

Tafel过程：2M-H→H₂+2M

铅酸电池体系属于酸性环境，两个带正电荷的氢离子在电极上某一位置同时放电形成氢气的几率很低，所以氢离子还原过程的第一步是由氢离子变成吸附于金属铅上的氢原子Pb-H，这是个电子转移步骤。随后的反应有两种可能，即上述反应的Heyronsky的电化学托付过程和Tafel的复合脱附过程。

问题的关键上无论上述步骤是电子转移为控速步骤还是脱附步骤为控速步骤，都是在金属铅的表面参与了反应，似乎与本项目提及的炭材料没有关系。但碳材料内部的pH值从而改变了氢气的析出电位：

ψ＝ψ⁰+RT/Fln(aH⁺/θH⁺)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种铅碳电池用低析氢负极配方及其制备方法，电池放电容量高，充电接受能力高，析氢电流明显下降，解决了高比表面碳材料析氢电流高的问题。

本发明所述的铅碳电池用低析氢负极配方，包括以下重量百分数的原料：硫酸钡0.5-1.5％，木素磺酸钠0.1-0.3％，高比表面活性炭0.4-1.2％，氧化铌0.01-0.06％，氧化钼0.01-0.06％，氟化镧0.01-0.06％，氟化镱0.01-0.03％，丙纶纤维0.01-0.06％，巴顿铅粉余量。

所述的高比表面活性炭的比表面积大于500m²/g。

本发明所述的铅碳迪电池低析氢负极配方的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先，将高比表面活性炭加入40-60％质量百分比的硫酸溶液中，充分搅拌20-40min后，进行密封加热，得到活性炭混合溶液；

(2)然后，将巴顿铅粉加入真空和膏机中，然后将硫酸钡、木素磺酸钠，丙纶纤维、氧化铌、氧化钼、氟化镧和氟化镱加入和膏机内，干态搅拌5-10min；