一种复合膨胀剂及其在铅酸电池负极板中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种复合膨胀剂及其在铅酸电池负极板中的应用，属于铅酸电池技术领域，以过硫酸铵作为氧化剂，加入吡咯/苯胺单体(导电单体)、木素磺酸钠、丙烯酰胺的乙醇溶液混合物中，发生氧化反应，随后在氮气或氩气氛围下经过高温煅烧得到复合聚合物包裹木素磺酸钠的化合物，在保护气体氛围下煅烧后，会有部分复合物碳化形成碳包裹木素磺酸钠的复合膨胀剂。碳包裹的复合膨胀剂，可以减缓木素磺酸钠的消耗，使用复合膨胀剂，具有更高的析氢过电位，更持久的低温性能。复合膨胀剂应用于铅酸电池负极板中，改善了负极板在高效率比分荷电状态下运行的硫酸盐化问题，延长了铅酸电池的循环寿命。循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种复合膨胀剂及其在铅酸电池负极板中的应用


[0001]本专利技术属于铅酸电池
，具体涉及一种复合膨胀剂及其在铅酸电池负极板中的应用。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池具有成本低，原材料资源丰富且易得到等优点，在化学电源中占有举足轻重的地位，其在市场应用中占一半左右的份额。随着新型储能和新能源动力市场的不断发展，对于电池的充电接受能力、循环寿命提出了更高的要求。要求二次电池能够在高倍率部分荷电状态下(HRPSoC)，具有较长的循环寿命等特点。而传统铅酸电池，在充放电过程中，负极板会形成不可逆粗大硫酸盐化导致离子和电子无法达到反应，进一步加剧极板的劣化。人们开始在负极中加入添加剂材料，提高了负极的电导性和电容性，大大限制硫酸铅粗大，抑制负极的不可逆的硫酸盐化。
[0003]为了提高铅酸电池在高倍率部分荷电状态下的循环寿命，很多研究通过向铅酸电池的负极板中添加膨胀剂木素，目的在于增加负极孔隙率进而提高离子通道，以实现电池在放电期间抑制负极连续硫酸铅钝化层的沉积，辅助生成多孔的硫酸铅层，易于转化成海绵铅，从而提高电池的循环性能。然而，木素导电率偏低，且析氢过电位较低，在加入铅酸电池负极中后，电池工作时易失水甚至干涸，限制电池循环性能的进一步提升，无法很好满足铅酸电池发展的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复合膨胀剂及其在铅酸电池负极板中的应用，以解决常规膨胀剂限制电池循环性能的进一步提升的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
>[0006]一种复合膨胀剂，包括如下重量份原料：导电单体1
‑
3份、木素磺酸钠1
‑
3份、丙烯酰胺1
‑
5份、无水乙醇10
‑
40份、过硫酸铵溶液3
‑
9份。
[0007]进一步地，所述复合膨胀剂通过如下步骤制备：
[0008]将导电单体、木素磺酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇混合，使用超声清洗器超声30min，随后滴入过硫酸铵溶液，静置12h得到反应液，将反应液过滤清洗后，放入有保护气体保护的管式炉内，在保护气体氛围保护下，300
‑
500℃煅烧2h后，经过研磨得到复合膨胀剂。
[0009]进一步地，导电单体为吡咯、苯胺中的一种或两种等质量混合。
[0010]进一步地，过硫酸铵溶液的浓度为1mo l/L。
[0011]进一步地，保护气体为氮气、氩气中的一种。
[0012]一种复合膨胀剂在铅酸电池负极板中的应用，包括如下步骤：以复合膨胀剂为原料制备负极铅膏；
[0013]将水、硫酸、复合膨胀剂和聚丙烯酰胺搅拌均匀，得到复合膨胀剂溶液，搅拌速率为1000r/mi n
‑
1500r/mi n；
[0014]将硫酸钡、腐殖酸、炭黑、短纤维混合均匀，形成混合物Ⅰ；将混合物Ⅰ加入铅粉中，混合均匀，在混合物Ⅰ与铅粉混合搅拌过程中，将复合膨胀剂溶液和水通过高压喷淋方式加入，搅拌均匀后得到负极铅膏。将复合膨胀剂与铅粉、短纤维、腐殖酸、炭黑、硫酸钡、水混合均匀后，涂覆在负极板栅上，经过涂填与固化干燥，制备得到复合膨胀剂改性的负极生极板。
[0015]进一步地，按照重量份计，复合膨胀剂溶液中，水100份、硫酸50
‑
120份、复合膨胀剂10
‑
20份和聚丙烯酰胺0.5
‑
2份，硫酸浓度为1.0
‑
1.2g/cm3。
[0016]进一步地，按照重量份计，负极铅膏中，铅粉100份、硫酸钡0.5
‑
1份、腐殖酸0.1
‑
0.6份、炭黑0.1
‑
1份、短纤维0.1
‑
0.4份和复合膨胀剂溶液5
‑
10份。
[0017]进一步地，铅膏视密度为4.0
‑
4.8，短纤维为聚酯短纤维，长度≤6mm。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术以过硫酸铵作为氧化剂，加入吡咯/苯胺单体(导电单体)、木素磺酸钠、丙烯酰胺的乙醇溶液混合物中，发生氧化反应，随后在氮气或氩气氛围下经过高温煅烧得到聚吡咯/苯胺
‑
木素磺酸钠复合膨胀剂；在加入过硫酸铵后，可以使得吡咯或者苯胺以及丙烯酰胺聚合为聚吡咯、聚苯胺、聚丙烯酰胺，可以形成复合聚合物包裹木素磺酸钠的化合物，在保护气体氛围下煅烧后，会有部分复合物碳化形成碳包裹木素磺酸钠的复合膨胀剂。
[0020]碳本身就是对于电池性能与寿命是有益的，碳包裹的复合膨胀剂，可以减缓木素磺酸钠的消耗，使用复合膨胀剂，具有更高的析氢过电位，更持久的低温性能。复合膨胀剂应用于铅酸电池负极板中，改善了负极板在高效率比分荷电状态下运行的硫酸盐化问题，降低电池内阻，提高铅膏活性利用率，极板具有更持久、更优异的低温性能，延长了铅酸电池的循环寿命。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1
[0023]本实施例提供一种复合膨胀剂，通过如下步骤制备：
[0024]按重量份计，将2份吡咯、1份木素磺酸钠、1份丙烯酰胺、10份无水乙醇混合，使用超声清洗器超声30mi n，随后滴入过3份1mo l/L的硫酸铵溶液，静置12h得到反应液，将反应液过滤清洗后，放入有氮气保护的管式炉内，在氮气氛围保护下，300℃煅烧2h后，经过研磨得到复合膨胀剂。
[0025]实施例2
[0026]本实施例提供一种复合膨胀剂，通过如下步骤制备：
[0027]按重量份计，将1.5份吡咯、1.5份木素磺酸钠、3份丙烯酰胺、30份无水乙醇混合，使用超声清洗器超声30mi n，随后滴入过6份1mo l/L的硫酸铵溶液，静置12h得到反应液，将反应液过滤清洗后，放入有氮气保护的管式炉内，在氮气氛围保护下，400℃煅烧2h后，经过研磨得到复合膨胀剂。导电单体为吡咯和苯胺等质量混合而成。
[0028]实施例3
[0029]本实施例提供一种复合膨胀剂，通过如下步骤制备：
[0030]按重量份计，将1份苯胺、2份木素磺酸钠、5份丙烯酰胺、40份无水乙醇混合，使用超声清洗器超声30mi n，随后滴入过9份1mo l/L的硫酸铵溶液，静置12h得到反应液，将反应液过滤清洗后，放入有氮气保护的管式炉内，在氮气氛围保护下，500℃煅烧2h后，经过研磨得到复合膨胀剂。
[0031]实施例4
[0032]一种复合膨胀剂在铅酸电池负极板中的应用，包括如下步骤：以复合膨胀剂为原料制备负极铅膏；
[0033]按照重量份计，将100份水、50份硫酸、10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合膨胀剂，其特征在于，包括如下重量份原料：导电单体1
‑
3份、木素磺酸钠1
‑
3份、丙烯酰胺1
‑
5份、无水乙醇10
‑
40份、过硫酸铵溶液3
‑
9份。2.根据权利要求1所述的一种复合膨胀剂，其特征在于，所述复合膨胀剂通过如下步骤制备：将导电单体、木素磺酸钠、丙烯酰胺、无水乙醇混合，使用超声清洗器超声30min，随后滴入过硫酸铵溶液，静置得到反应液，将反应液过滤清洗后，放入有保护气体保护的管式炉内，在保护气体氛围保护下，300
‑
500℃煅烧2h后，经过研磨得到复合膨胀剂。3.根据权利要求1所述的一种复合膨胀剂，其特征在于，导电单体为吡咯、苯胺中的一种或两种等质量混合。4.根据权利要求1所述的一种复合膨胀剂，其特征在于，过硫酸铵溶液的浓度为1mol/L。5.根据权利要求1所述的一种复合膨胀剂，其特征在于，保护气体为氮气、氩气中的一种。6.根据权利要求1所述的一种复合膨胀剂在铅酸电池负极板中的应用，其特征在于，包括制备负极铅膏：将水、硫酸、复合膨胀剂和聚丙烯酰胺搅拌均匀，得到复合膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭贺友，陈铁宝，崔成，王娜娜，
申请(专利权)人：华宇新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：