本发明专利技术涉及炭黑以及在铅酸电池用电极中的用途。具体地说，本发明专利技术涉及炭黑，其具有数值在选择成在保持高的充电接收能力和循环性能的同时促进铅酸电池中的高电导率、高疏水性和降低的渗气的范围内的性质的组合。所述炭黑具有与一种或多种性质(例如，10mJ/m2或更低的表面能(SE)，和/或，至少诸如的拉曼微晶平面尺寸(La))组合的100m2/g-1100m2/g的Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积。在一些情况下，所述炭黑具有至少100m2/g，例如，100m2/g-600m2/g的统计厚度表面积(STSA)。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 本申请是中国专利技术专利申请（专利技术名称：炭黑以及在铅酸电池用电极中的用途， 申请日：2012年12月21日；【申请号】201280069570.5)的分案申请。
在此公开了炭黑，例如，可用于电极和铅酸电池的经热处理的炭黑。
技术介绍
诸如微混合动力汽车（microhybrid car)和可再生能源存储的应用对铅酸电池在 高倍率部分充电状态（high rate-partial state of charge，HRPSoC)条件下改善的循环 性能和高动态充电接收能力（电荷接受性，high dynamic charge acceptance，DCA)方面 提出了强烈要求。碳添加剂在改善阀控式铅酸（VRLA)电池的循环性能和充电接收能力以 及降低负极板硫酸化中的益处已经被证明。合适的碳添加剂包括炭黑。炭黑是由石油原料 在高温度、高产量过程中制成的具有独特分层结构的碳材料。在铅酸电池应用的情况中，已 对炭黑的特性例如形态、纯度和表面性质进行研究。
技术实现思路
在第一个总括的方面中，炭黑具有100m2/g-1100m2/g的 Brunauer-E_ett_Teller(BET)表面积和 10mJ/m2或更低的表面能（SE)。 在第二个总括的方面中，经热处理的炭黑通过包括如下的方法制备：在惰性气氛 中在1100°C-1700°C的温度下加热炭黑以形成所述经热处理的炭黑。所述经热处理的炭黑 具有 100m2/g-1100m2/g的 Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积和 10mJ/m2或更低的表面 能（SE)。 在第三个总括的方面中，经热处理的炭黑通过包括如下的方法制备：在惰性气氛 中在1100°C -1700°c的温度下加热炭黑以形成所述经热处理的炭黑。所述经热处理的炭黑 具有 100m2/g-1100m2/g 的 Brunauer-Emmett-Telle;r(BET)表面积和至少.22A.、..至少 25A 例如22A-50A或25A-50A的拉曼微晶平面尺寸（LJ。 在第四个总括的方面中，组合物包括氧化铅以及第一、第二或第三个总括的方面 和/或其实施中的任意一个的炭黑或经热处理的炭黑。所述组合物包括相对于氧化铅的 〇. 1重量％ -5重量％的所述炭黑或经热处理的炭黑。在一些实施方案中，所述组合物是糊 剂。 在第五个总括的方面中，电极包括导电基板和由所述导电基板的表面承载的材 料。所述材料包括第一、第二或第三个总括的方面和/或其实施中的任意一个的炭黑或经 热处理的炭黑或者第四个总括的方面和/或其实施的组合物。 在第六个总括的方面中，铅酸电池包括第一电极、第二电极以及与所述第一电极 和所述第二电极接触的电解质。所述第一电极可以是第五个总括的方面和/或其实施的电 极。 第七个总括的方面包括在惰性气氛中在1100 °C -1700 °C的温度下加热 炭黑以形成经热处理的炭黑。所述经热处理的炭黑具有l〇〇m2/g-l 100m2/g的 Brunauer-E_ett_Teller(BET)表面积和 10mJ/m2或更低的表面能（SE)。 第八个总括的方面包括在惰性气氛中在1100 °C -1700 °C的温度下加热 炭黑以形成经热处理的炭黑。所述经热处理的炭黑具有l〇〇m2/g-l 100m2/g的 Brunauer-Emmett-Teller(BET)表面积和22A-50A的拉曼微晶平面尺寸（La)〇 上述总括的方面的实施可包括一个或多个如下特征。例如，所述炭黑或经热处理 的炭黑可具有至少22A或至少251的拉曼微晶平面尺寸（LJ。在一些情况下，所述炭黑 或经热处理的炭黑具有50A或更小的拉曼微晶平面尺寸（LJ。在一些情况下，所述炭黑 或经热处理的炭黑具有10mJ/m2或更低、9mJ/m2或更低、6mJ/m2或更低、或3mJ/m 2或更低的 表面能（SE)。在一些实例中，所述炭黑或经热处理的炭黑具有至少100m2/g，例如，100m 2/ g-600m2/g的统计厚度表面积（STSA)。 前述总括的方面和/或其实施的炭黑或经热处理的炭黑、材料以及组合物可用于 铅酸电池中（例如，用在铅酸电池的一个或多个电极中），从而在保持高充电接收能力和循 环性能的同时改善电导率并减少渗气（outgassing)。 本专利技术的一个或多个实施方案的细节在附图和以下说明书中阐明。由说明书和附 图以及权利要求书，本专利技术的其它特征、目标和优点将明晰。【附图说明】 考虑到与附图有关的不同实施方案的以下详细说明，可更彻底地理解本文中的构 思，其中： 图1描绘了铅酸电池； 图2是示出了经热处理的炭黑的Brunauer-Emmett-Teller (BET)表面积相对于温 度的图； 图3是示出了经热处理的炭黑的统计厚度表面积（STSA)相对于温度的图； 图4是示出了经热处理的炭黑的孔体积相对于温度的图； 图5是示出了经热处理的炭黑的拉曼微晶平面尺寸（LJ相对于温度的图； 图6是示出了经热处理的炭黑的表面能（SE)相对于温度的图； 图7是示出了经热处理的炭黑的BET表面积相对于温度的图； 图8是示出了经热处理的炭黑的STSA相对于温度的图； 图9是示出了经热处理的炭黑的拉曼微晶平面尺寸（LJ相对于温度的图； 图10是示出了经热处理的炭黑的SE相对于温度的图； 图11是示出了在_0. 4V和50°C下的质量归一化析氢电流（iHE/m，A/g)相对于 N2BET-SA(m2/g)的图；以及 图12是示出了在-0. 4V和50°C下的质量归一化析氢电流相对于STSA表面积（m2/ g)的图。【具体实施方式】 参考图1，铅酸电池100是包括第一电极102、第二电极104和电解质106的电化 学蓄电池。电解质106通常包括含水硫酸。电极102和104通常是以平行方向保持并且通 过多孔隔膜电隔离以允许离子移动的板。如图1所示的，第一电极102是正极电池板，其包 括表面上覆盖有正极导电二氧化铅（Pb0 2)层的集电体（例如，金属板或网格）；第二电极 104是负极电池板，其包括覆盖有负极活性材料例如金属铅（Pb)的集电体。铅酸电池通常 包括多个负极板和正极板。 铅酸电池的负极板通常通过将包括氧化铅粉末和硫酸的糊剂施加至称作网格的 导电铅合金结构体而产生。在板固化和干燥后，所述板可组装成电池并充电，以将氧化铅转 化为Pb。在一些情况下，将膨胀剂混合物添加至氧化铅/硫酸糊剂以改善负极板的性能。 膨胀剂混合物可包括，例如，作为当所述板放电时生成的硫酸铅的成核剂的硫酸钡，增加活 性材料在放电状态下的电导率的碳，以及增加活性材料的表面积并有助于稳定活性材料的 物理结构的木质素磺酸盐或其它有机材料。 在放电循环期间，由负极板提供的Pb与电离的硫酸电解质反应，从而，在负极板 的表面上形成硫酸铅（PbS0 4)，同时，正极板上的Pb〇2反应，从而，在正极板上或其附近形成 PbS04。在充电循环期间，负极板表面上的PbS0 4反应以形成Pb，并且，正极板表面上的PbS04 反应以形成Pb02。因此，充电循环将PbS04转化为Pb和PbO 2，并且，放电循环通过将PbOjP Pb转化为？&504来释放所存储的电势。 铅酸电本文档来自技高网...
【技术保护点】
炭黑，其具有100m2/g‑1100m2/g的Brunauer‑Emmett‑Teller(BET)表面积和10mJ/m2或更低的表面能(SE)。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：P阿塔纳索瓦，B布里扎纳克，KC科尔勒特，GD莫瑟，M奥尔贾卡，孙轶鹏，D皮埃尔，JS萨雷，
申请(专利权)人：卡博特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。