铅酸蓄电池电极活性物质制造技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池电极活性物质，包括铅粉和非金属钛化合物，铅粉包括金属铅粉、球磨铅粉、巴顿铅粉、Pb

Lead acid battery electrode active material

The invention discloses a lead-acid battery electrode materials, including powder and non metal titanium compounds, including metal oxide powder, lead powder, lead powder, milling Barton Pb

【技术实现步骤摘要】
铅酸蓄电池电极活性物质
本专利技术涉及铅酸蓄电池领域，特别是涉及铅酸蓄电池电极活性物质。
技术介绍
铅酸蓄电池活性物质与铅酸蓄电池的性能关系密切，影响甚至决定着铅酸蓄电池的比功率、比能量、大电流放电能力、充电效率、循环使用寿命等。现行铅酸蓄电池活性物质的制备及应用，使铅酸蓄电池获得了相对实用且较好的性能。一般地，通过向活性物质中添加一些常见的导电剂、分散剂、膨胀剂等，可以获得30％－60％的正、负极活性物质利用率和较好的充电效率，也能使硫酸盐化、正极活性物质软化脱落、早期容量损失等问题或多或少地得到控制或缓解，但仍存在相当的提升空间和问题，例如，活性物质利用率、充电效率、大电流放电能力以及正极活性物质软化脱落的控制等还不够理想，碳类导电剂在正极中容易被氧化消耗掉、在负极中呈低析氢过电位，钛氧化物添加剂TiO2导电性差、而导电性较好的亚氧化钛(Ti4O7)制备条件荷刻导致质量产品难得，等等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种铅酸蓄电池电极活性物质，它可以提高铅酸蓄电池性能。为解决上述技术问题，本专利技术的铅酸蓄电池电极活性物质，其特征在于，所述电极活性物质包括有铅粉和非金属钛化合物；所述铅粉包括金属铅粉、球磨铅粉、巴顿铅粉、Pb2O粉、PbO粉、Pb2O3粉、Pb3O4粉、PbO2粉中的一种或多种；所述非金属钛化合物包括钛的硫化物、氮化物、硼化物、碳化物、氢化物、氢氧化物、硅化物、上述化合物在原子微观层面或原子团簇层面的共生共混物、上述化合物掺杂F、Sb、Sn、Ca、Bi、Co、Ca、Al、Mg、N、P、O、C中的一种或多种元素后形成的掺杂化合物中的一种或多种。所述非金属钛化合物的添加质量比例相对于铅粉为0.01％－1。钛的硫化物包括TiS、TiS2、Ti2S3、TiS3中的一种或多种；钛的氮化物包括TiN、TiN2、Ti2N、Ti3N、Ti4N、Ti3N4、Ti3N5、Ti5N6中的一种或多种；钛的硼化物包括Ti2B、TiB、TiB2、Ti2B5中的一种或多种；钛的碳化物包括TiC、非化学计量碳化钛中的一种或多种；钛的氢化物包括TiH、TiH2中的一种或多种；钛的氢氧化物包括Ti(OH)2、Ti(OH)3、H4TiO4、H3TiO3、多钛酸中的一种或多种；钛的硅化物包括TiSi、非化学计量硅化钛中的一种或多种。在原子微观层面的共生共混物包括Ti-B-N三元钛化合物、Ti-B-O-N四元钛化合物；在原子团簇层面的共生共混物包括TiO原子团簇-TiB原子团簇－TiN原子团簇共混化合物、TiO原子团簇-TiB原子团簇－TiC原子团簇－TiN原子团簇共混化合物。所述电极活性物质中还可以添加水，添加的质量比例相对于铅粉不超过60％。所述电极活性物质中还可以添加硫酸，添加的质量比例相对于铅粉不超过50％。添加硫酸包括以硫酸溶液的方式添加；所添加的硫酸溶液的密度所在范围，包括但不限于：1.01g/cm3－1.74g/cm3，25℃。所述电极活性物质中还可以添加钛类添加剂、锡类添加剂、经掺杂的钛类添加剂、经掺杂的锡类添加剂中的一种或多种，总的添加质量不超过铅粉的质量，掺杂元素可以是F、Sb、Sn、Ca、Bi、Co、Ca、Al、Mg、N、P、O、C中的一种或多种。钛类添加剂可以使用钛、TiO2、非化学计量氧化钛中的一种或多种；锡类添加剂可以使用SnO2、SnSO4、SnO中的一种或多种。所述非化学计量氧化钛包括TiO、Ti2O3、Ti3O5、Ti4O7、Ti5O9中的一种或多种。所述电极活性物质中还可以添加正极添加剂、负极添加剂中的一种或多种。添加的正、负极添加剂总质量不超过铅粉的质量。所述正极添加剂包括导电剂、增孔剂、分散剂、发泡剂、正极板栅防腐剂、抗钝化剂、抗早期容量衰减剂、循环寿命改善剂、自放电抑制剂、防正极活性物质软化脱落剂、粘合剂中的一种或多种，具体地说，可以是碳黑、各向异性石墨、黑磷、胶体石墨、乙炔黑、石墨、多并苯、碳纤维、石墨烯、二氧化锡或包覆有二氧化锡的复合材料(如镀有SnO2导电玻璃小片)、阴、阳离子发泡剂(诸如十二烷基硫酸钠)、磷酸、硼酸、硫酸钴、硫酸镁、羧甲基纤维素钠、各种短纤维(涤纶、丙烯腈和氯乙烯的二元共聚物；聚丙烯、腈纶纤维、聚四氟乙烯、碳素)、高分子导电添加剂、还原剂(如硫酸羟胺)、锑化合物或锑、铋化合物或铋、锂化合物或锂、钙盐、铝盐、沸石、空心玻璃微球、硅酸、SiO2、碳酸氢钠、聚合物或聚合物反应前体乳液中的一种或多种。所述负极添加剂包括有导电剂、增孔剂、分散剂、发泡剂、膨胀剂、析氢阻化剂、低温性能提高剂、阻氧剂、抗硫酸盐化剂、自放电抑制剂、粘合剂中的一种或多种，具体地说，可以是碳黑、活性碳、乙炔黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、二氧化锡或包覆有二氧化锡的复合材料(如镀有SnO2导电玻璃小片)、SiO2、腐殖酸、木素磺酸盐、木质素、鞣剂的衍生物、烤胶、硫酸钡(BaSO4)、抗氧化剂(α-萘酚、β-萘酚、α-亚硝基-β-萘酚、硬脂酸、硬脂酸锌、松香、1，2酸、甘油、硼酸)、香兰素中的一种或多种。所述电极活性物质中还可以添加上述的水(H2O)、硫酸(H2SO4)、钛类添加剂、锡类添加剂、经掺杂的钛类添加剂、经掺杂的锡类添加剂、正极添加剂、负极添加剂中的一种或多种。上述非金属钛化合物、钛类添加剂、锡类添加剂、正极添加剂、负极添加剂的物理形态可以是粉末、不规则体、球、类球、半球、立方体、长方体、多面体、纤维、丝、条、管、弧面、实心、空心、网、网面空心、螺旋、海棉状、树枝状、发射状、笼形、立体栅格中的一种或多种。制备成的铅酸蓄电池活性物质包括但不限于：干粉状、膏状、胶体状、固化状。本专利技术中用于活性物质或铅膏制备的非金属钛化合物尺寸范围为1nm-10cm。各种尺寸：纳米级(1-100nm)、亚微米级、微米级、毫米级、厘米级的本专利技术非金属钛化合物，以一种尺寸或一种以上尺寸混合共用的方式使用，可有力发挥、整合改善和优化电极活性物质的孔率、电化学反应比表面积、颗粒间结合力和电导率、溶解－沉淀过程中的成核作用、机械和导电骨架作用等。本专利技术改进了配方的铅酸蓄电池电极活性物质，可以显著提高此活性物质所应用的铅酸蓄电池的比功率、比能量、充放电效率、循环使用寿命、低温充放电等性能。具体地说，相比现有的铅酸蓄电池电极活性物质，本专利技术的铅酸蓄电池电极活性物质具有以下优点和有益效果：1.导电性大大增加。由于添加的非金属钛化合物本身或在电池系统中随电池的充放循环过程而进行氧化－还原、溶解－沉淀、掺杂等过程而发生一定的转化后(转化后的非金属钛化合物有两类：含有新增氧原子类和不含新增氧原子类)，具有很强的电子导电能力，其电导率有的甚至比石墨还要高2个数量级，因此，通过桥连原被导电性相对差的PbSO4、PbOn(0.1≦n≦2)隔离的活性物质颗粒，大大增加了铅膏内部的电子导电能力；另一方面，非金属钛化合物具有分散硫酸铅成核、桥接正极活性物质PbO2颗粒等作用，可以增加活性物质的孔率，抑制充放电过程中，PbO2、PbSO4对于离子通道孔洞或孔洞口的团聚堵塞现象，从而又使电极的离子导电能力大大增强。2.活性物质利用率更高。由于所添加的非金属钛化合物增强了活性物质内部的电子导电能力和离子导电能力，避免或大大削弱了活性物质颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
铅酸蓄电池电极活性物质，其特征在于，所述电极活性物质包括有铅粉和非金属钛化合物；所述铅粉包括金属铅粉、球磨铅粉、巴顿铅粉、Pb

【技术特征摘要】
1.铅酸蓄电池电极活性物质，其特征在于，所述电极活性物质包括有铅粉和非金属钛化合物；所述铅粉包括金属铅粉、球磨铅粉、巴顿铅粉、Pb2O粉、PbO粉、Pb2O3粉、Pb3O4粉、PbO2粉中的一种或多种；所述非金属钛化合物包括钛的硫化物、氮化物、硼化物、碳化物、氢化物、氢氧化物、硅化物、上述化合物在原子微观层面或原子团簇层面的共生共混物、上述化合物掺杂F、Sb、Sn、Ca、Bi、Co、Ca、Al、Mg、N、P、O、C中的一种或多种元素后形成的掺杂化合物中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的活性物质，其特征在于，所述非金属钛化合物的添加质量比例相对于铅粉为0.01％－1。3.根据权利要求1所述的活性物质，其特征在于，钛的硫化物包括TiS、TiS2、Ti2S3、TiS3中的一种或多种；钛的氮化物包括TiN、TiN2、Ti2N、Ti3N、Ti4N、Ti3N4、Ti3N5、Ti5N6中的一种或多种；钛的硼化物包括Ti2B、TiB、TiB2、Ti2B5中的一种或多种；钛的碳化物包括TiC、非化学计量碳化钛中的一种或多种；钛的氢化物包括TiH、TiH2中的一种或多种；钛的氢氧化物包括Ti(OH)2、Ti(OH)3、H4TiO4、H3TiO3、多钛酸中的一种或多种；钛的硅化物包括TiSi、非化学计量硅化钛中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的活性物质，其特征在于，在原子微观层面的共生共混物包括Ti-B-N三元钛化合物、Ti-B-O-N四元钛化合物；在原子团簇层面的共生共混物包括TiO原子团簇-TiB原子团簇－TiN原子团簇共混化合物、TiO原子团簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春晓，
申请(专利权)人：杨春晓，
类型：发明
国别省市：上海,31