一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法，包括步骤：（1）将

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法


[0001]专利技术属于新能源电池领域，具体涉及一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法
。

技术介绍

[0002]铅酸电池是目前最廉价的二次电池，同时也是实现工业化生产时间最长，技术最成熟的电池，具有性能稳定
、
可靠
、
适用性好等优点，广泛应用于电动车
、
汽车及储能等领域
。
然而铅酸电池在长时间
、
高功率条件下易发生不可逆的硫酸盐化过程，严重影响工作寿命和使用效率
。
大量的研究证实，在铅酸电池负极材料中掺入一定的碳材料可有效增大负极材料的比表面积，在负极形成凹凸不平的形貌抑制难溶晶体形成和增加反应的活性位点，有效提高电池寿命和能量密度
。
由于碳材料的析氢过电位相对较低，铅碳电池中的析氢反应
(HER)
会加剧，造成硫酸电解液失水，影响电池内部的电化学反应和性能
。
因此，需要对加入的碳材料进行各种改性或者复合处理
。
[0003]稀土元素由于其具有特殊的
4f
电子，表现出了独特的物理和化学性质
。
形成稀土氧化物过渡金属界面可有效调节材料的电子结构，降低界面电阻，从而降低铅碳电池反应能垒
。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法，通过镧源和钴源的异质，利用镧素特殊的
4f
电子和钴源的
3d
电子之间的相互作用对碳材料的能带进行调控，能够明显改善碳材料的导电性，并有助于提升其反应稳定性，使得本专利技术制备的铅碳电池负极材料具有优良的导电性以及降低铅碳电池反应能垒，表面结构凹凸不平，为电极反应提供了更多的活性位点
。
材料表面具有一定的孔结构，有助于形成溶解度较高的小颗粒硫酸铅晶粒，避免电解液的硫酸盐化
。
同时凹凸不平的表面结构可以存储电解液
H2SO4
，为充放电反应过程中
HSO4
‑
的迁移提供通道，加速其传质过程
。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法，包括步骤：
[0006](1)
将
Co(NO3)2·
6H2O
和
La(NO3)2·
6H2O
置于烧杯中，搅拌下加入碱溶液，随后离心得到固体，用去离子水清洗，然后在真空烘箱中干燥，随后在马弗炉中煅烧得到氧化镧异质四氧化三钴；
[0007](2)
将氧化镧异质四氧化三钴与碳粉
、
铅粉充分混合，加入
PVDF
和
N
‑
甲基吡咯烷酮，充分研磨后，将其刮涂在碳布上，然后在真空烘箱中干燥，得到铅碳电池负极材料
。
[0008]在上述方案的基础上，作为优选，步骤
(1)
中，
[0009]Co(NO3)2·
6H2O
为
0.01mol
；
[0010]La(NO3)2·
6H2O
为5×
10
‑4‑
1.5
×
10
‑3mol。
[0011]在上述方案的基础上，作为优选，步骤
(1)
中，碱溶液为
25mL 1M KOH
溶液
。
[0012]在上述方案的基础上，作为优选，步骤
(1)
中，真空烘箱的温度为
30
‑
80℃
，干燥时长为1‑
4h。
[0013]在上述方案的基础上，作为优选，步骤
(1)
中，马弗炉中煅烧温度为
400
‑
600℃
，煅烧时长为2‑
3h。
[0014]在上述方案的基础上，作为优选，步骤
(2)
中，氧化镧异质四氧化三钴
、
碳粉
、
铅粉
、PVDF、N
‑
甲基吡咯烷酮的比例为
10:4:5:2:5。
[0015]在上述方案的基础上，作为优选，镧镍掺杂的铅碳电负极材料中，以所述镧
、
镍和碳粉的总量计，
La
的摩尔含量为5‑
15
％
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术提供的氧化镧异质四氧化三钴碳材料包括碳粉以及在其中混合的氧化镧异质四氧化三钴
。
该碳材料为稀土氧化物异质过渡金属高活性的碳材料，其表面结构粗糙，凹凸不平，具有一定的孔结构，使得本专利技术具有良好的抑制
HER
反应性能和循环稳定性
。
另外，本专利技术的氧化镧异质四氧化三钴碳材料可促进电池反应
。
附图说明
[0018]图1为实施例1制备得到的产物的扫描电子显微镜照片
。
[0019]图2为实施例2制备得到的产物的扫描电子显微镜照片
。
[0020]图3为实施例3制备得到的产物的扫描电子显微镜照片
。
[0021]图4为对比例1制备得到的产物的扫描电子显微镜照片
[0022]图5为实施例1‑3和对比例1制备得到的产物的
X
射线衍射图
。
[0023]图6为实施例1制备得到的产物的
EDX
元素分析图
。
[0024]图7为实施例2制备得到的产物的
EDX
元素分析图
。
[0025]图8为实施例3制备得到的产物的
EDX
元素分析图
。
[0026]图9为实施例1制备得到的产物的氮气吸附脱附曲线
。
[0027]图
10
为实施例2制备得到的产物的氮气吸附脱附曲线
。
[0028]图
11
为实施例3制备得到的产物的氮气吸附脱附曲线
。
[0029]图
12
为对比例制备得到的产物的氮气吸附脱附曲线
。
[0030]图
13
为实施例1至实施例3和对比例1制备得到的产物作为催化剂析氢反应的线性扫描伏安法曲线
。
[0031]图
14
为实施例1至实施例3和对比例1制备得到的产物作为催化剂析氢反应的循环伏安法曲线
。
[0032]图
15
为实施例1得到的产物作为催化剂析氢反应的稳定性曲线
。
具体实施方式
[0033]下面将通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氧化镧异质四氧化三钴的铅碳电池负极材料制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)
将
Co(NO3)2·
6H2O
和
La(NO3)2·
6H2O
置于烧杯中，搅拌下加入碱溶液，随后离心得到固体，用去离子水清洗，然后在真空烘箱中干燥，随后在马弗炉中煅烧得到氧化镧异质四氧化三钴；
(2)
将氧化镧异质四氧化三钴与碳粉
、
铅粉充分混合，加入
PVDF
和
N
‑
甲基吡咯烷酮，充分研磨后，将其刮涂在碳布上，然后在真空烘箱中干燥，得到铅碳电池负极材料
。2.
如权利要求1所述的含镧镍的铅碳电池负极材料的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，
Co(NO3)2·
6H2O
为
0.01mol
；
La(NO3)2·
6H2O
为5×
10
‑4‑
1.5
×

【专利技术属性】
技术研发人员：钱黎瑾，席聘贤，沈巍，叶怡蓁，杨云强，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：