铅炭电池负极及其制备方法技术

本发明专利技术属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种铅炭电池负极及其制备方法。包括以下重量百分数的原料：絮状炭材料0.2～2％，黑腐植酸0.1～0.3％，导电石墨0.05～0.1％，氧化铟0.01～0.05％，硫酸钡0.1～0.5％，粘结剂0.5～1.5％，氯化亚砜0.5～2.5％，铅粉余量。絮状炭材料为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在电解液中电解，电流密度为10～20mA/cm2，再进行分散，分散速度为2000～3000r/min，时间2～5h。本发明专利技术能提高负极板的析氢电位，大电流充、放电性能优异，本发明专利技术还提供其制备方法，和膏工艺简单，一致性好。

【技术实现步骤摘要】
铅炭电池负极及其制备方法
本专利技术属于铅蓄电池
，具体涉及一种铅炭电池负极及其制备方法。
技术介绍
铅炭超级电池是目前电池行业国际先进的前沿技术，是蓄电池技术层面上的突破。但在国内，由于炭材料的筛选、炭材料分散以及析氢等技术瓶颈未获得实质性突破，导致该技术的研发和商业化进展缓慢。炭材料是该类技术的关键组份，炭材料在活性物质中的有效分散同样具有重要的影响。由于炭材料内部官能团的种类及数量对电池性能和操作工艺的影响较大，因此目前大都是通过改性，从而获得性能优异和亲水性好的炭材料。通过粉料的预分散的方式或利用连续和膏设备进行活性物质的制备，操作繁琐，投资大，且不同的处理方法以及预分散效果与预期差别较大，这都将严重影响电池性能和批次稳定性，从而延缓了该型产品的商业化进程。对于该问题，通过专项研究，从活性物质配方以及所需炭材料的制备等方面进行了大量对比研究和试验，最终确定了解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种铅炭电池负极，能提高负极板的析氢电位，大电流充、放电性能优异，本专利技术还提供其制备方法，和膏工艺简单，一致性好。本专利技术所述的一种铅炭电池负极，包括以下重量百分数的原料：絮状炭材料0.2～2％，黑腐植酸0.1～0.3％，导电石墨0.05～0.1％，氧化铟0.01～0.05％，硫酸钡0.1～0.5％，粘结剂0.5～1.5％，氯化亚砜0.5～2.5％，铅粉余量。粘结剂为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯为乳状。黑腐植酸的制备方法为：将腐植酸溶于无水乙醇中，充分搅拌后进行过滤，将滤渣摊开在通风厨下进行通风，然后置于50～85℃烘箱中烘1～3h，再于105～125℃烘干，即为黑腐植酸。所述的絮状炭材料的制备方法为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸盐的电解液中电解，电流密度为10～20mA/cm2，再进行分散，分散速度为2000～3000r/min，时间2～5h。电解过程中，采用高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸钠和/或硫酸钾的水溶液中进行电解，通电时间根据需要可灵活调整。黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡均过20目筛。所述的铅炭电池负极的制备方法，包括以下步骤：(1)首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡加入和膏机内，再加入聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜；(2)将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌；(3)再将硫酸溶液均匀淋入和膏机内，继续搅拌，停机后得到膏体；(4)将膏体在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池负极。其中：步骤(1)中将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡加入和膏机内为：将黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内。铅粉、硫酸和水的重量比为1000:30～45:100～150，其中硫酸的量以浓硫酸计，将浓硫酸稀释为硫酸溶液后均匀淋入和膏机内。步骤(2)中搅拌时间为10～15分钟。步骤(3)中搅拌时间为5～10分钟。固化和干燥阶段所用的固化和干燥工艺为现有技术。作为一种优选方案，所述的铅炭电池负极的制备方法如下：首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将原料黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内，如果有结块应搓碎再过筛，再加入乳状聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜，将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌10～15分钟，再将配方量的硫酸溶液用10～20min时间均匀淋入和膏机内，继续搅拌5～10min后停机。得到膏体后在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池负极。本专利技术制备得到的铅炭电池负极经组装电池进行酸循环内化成制备得到电池。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)本专利技术得到的絮状炭材料作为负极添加剂，无需粉料的预分散，能够满足铅炭电池对炭性能和分散的技术工艺等技术要求，这主要是因为炭材料以这种方法加入到膏体中，炭材料颗粒由于具有亲水性和微粒具有的结构，同时由于炭颗粒所带的电荷，可以有效渗入到膏体内粒子空隙内部。(2)本专利技术无需粉料的预分散便可使炭材料在活性物质中分散均匀，并能提高负极板的析氢电位，使用本配方制备的铅炭电池，和膏工艺简单，一致性好，极板强度大，且大电流充、放电性能优异，同时不需要额外增加设备和特殊工艺，可完全借用传统铅酸电池生产设备，容易实现产品的批量化生产。(3)本专利技术无需粉料预分散等额外操作，将电性能优异、亲水性好的炭材料有效添加到活性物质中，提高该电池批量生产的可能性，以及改善铅炭电池的力学和电性能。附图说明图1为絮状炭材料的电镜图；图2为实施例1得到的样品电池与普通电池C5放电图；图3为实施例2得到的的样品电池不同电流放电图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种铅炭电池负极，配方如下(质量分数)：絮状炭材料0.2％，黑腐植酸0.1％，导电石墨0.06％，氧化铟0.015％，硫酸钡0.2％，粘结剂聚四氟乙烯0.6％，氯化亚砜0.5％，铅粉余量。其中：黑腐植酸为：将腐植酸溶于无水乙醇中，充分搅拌后进行过滤，将滤渣摊开在通风厨下进行通风，然后置于60℃烘箱中烘2h，再于110℃烘干，即为黑腐植酸。絮状炭材料的制备方法为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸盐的电解液中电解，电流密度为10mA/cm2，再进行分散，分散速度为3000r/min，时间4h。制备方法如下：首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将原料黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内，如果有结块应搓碎再过筛，再加入乳状聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜，将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌10分钟，再将配方量的硫酸溶液用10min时间均匀淋入和膏机内，继续搅拌10min后停机。得到膏体后在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池负极，再经组装电池进行酸循环内化成制备得到电池，其中：铅粉、硫酸和水的重量比为1000:30:100，其中硫酸的量以浓硫酸计。对上述电池进行电池性能检测，与同型号电池静态内阻降低0.2mΩ，并进行C5放电，具体情况见图2。实施例2一种铅炭电池负极，配方如下(质量分数)：其中絮状炭材料2％，黑腐植酸0.2％，导电石墨0.065％，氧化铟0.01％，硫酸钡0.25％，粘结剂聚四氟乙烯0.6％，氯化亚砜1.5％，铅粉余量。其中：黑腐植酸的制备方法为：将腐植酸溶于无水乙醇中，充分搅拌后进行过滤，将滤渣摊开在通风厨下进行通风，然后置于85℃烘箱中烘1h，再于125℃烘干，即为黑腐植酸。絮状炭材料的制备方法为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在含有硫酸盐的电解液中电解，电流密度为20mA/cm2，再进行分散，分散速度为2000r/min，时间3h。制备方法如下：首先将铅粉加入真空和膏机中，然后将原料黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡用20目筛筛入和膏机内，如果有结块应搓碎再过筛，再加入乳状聚四氟乙烯粘结剂和氯化亚砜，将絮状炭材料和水混合进行分散，将分散后的溶液加入真空和膏机内，搅拌15分钟，再将配方量的硫酸溶液用20min时间均匀淋入和膏机内，继续搅拌5min后停机。得到膏体后在铅合金板栅上进行涂填，经固化和干燥，得到铅炭电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅炭电池负极，其特征在于：包括以下重量百分数的原料：絮状炭材料0.2～2％，黑腐植酸0.1～0.3％，导电石墨0.05～0.1％，氧化铟0.01～0.05％，硫酸钡0.1～0.5％，粘结剂0.5～1.5％，氯化亚砜0.5～2.5％，铅粉余量。

【技术特征摘要】
1.一种铅炭电池负极，其特征在于：包括以下重量百分数的原料：絮状炭材料0.2～2％，黑腐植酸0.1～0.3％，导电石墨0.05～0.1％，氧化铟0.01～0.05％，硫酸钡0.1～0.5％，粘结剂0.5～1.5％，氯化亚砜0.5～2.5％，铅粉余量；絮状炭材料的制备方法为：将高定向热解石墨板作为正极，以铅板作为辅助电极，在电解液中电解，电流密度为10～20mA/cm2，再进行分散，分散速度为2000～3000r/min，时间2～5h。2.根据权利要求1所述的铅炭电池负极，其特征在于：粘结剂为聚四氟乙烯。3.根据权利要求1所述的铅炭电池负极，其特征在于：黑腐植酸的制备方法为：将腐植酸溶于无水乙醇中，充分搅拌后进行过滤，将滤渣摊开在通风厨下进行通风，然后置于50～85℃烘箱中烘1～3h，再于105～125℃烘干，即为黑腐植酸。4.根据权利要求1所述的铅炭电池负极，其特征在于：黑腐植酸、导电石墨、氧化铟和硫酸钡均过20目筛。5.一种权利要求1-4任一所述的铅炭电池负极的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐胜群，马蛟，陈默，李敏，吴涛，陈龙霞，
申请(专利权)人：淄博火炬能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37