【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池储能，具体涉及一种以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂、铅碳电池负极板及负极板的制备工艺。
技术介绍
1、铅酸电池的负极不可逆硫酸盐化是导致电池在hrpsoc和低温状态下失效的主要原因。通过在负极活性物质中添加碳材料制成“铅碳电池”，极大地改善了电池性能，常用的添加剂有活性碳、石墨、碳纳米管以及石墨烯等。因此，在负极活性物质中添加碳材料，可以改善铅酸电池的失效时间，并且可以延长电池的循环寿命。
2、铅碳电池是一种介于超级电容器和传统铅酸电池之间的一种新型的双电层电容电池，结合超级电容器和铅酸电池两者的共同优点，既有超级电容器的超大容量的优点，又有铅酸电池循环寿命长的优点。铅碳电池由于造价成本低，而且在高速率充放电状态下性能较为稳定，引起人们的广泛关注。其中如石墨、活性碳、碳黑、稻壳基多孔碳等多种碳材料已被用作铅酸电池的添加剂。
3、然而，由于碳材料的工作电位和铅负极的工作电位相差很大，若将两者复合在一个体系中，在放电过程中，大部分放电电流都来自于铅负极，而在充电时，碳材料将比铅负极优先充电。更严重的是，由于碳材料本身的析氢电位比较低，电池到达充电末期后，碳材料上会发生非常严重的析氢现象，使电池失水严重，降低电池的充电效率，大大影响电池的性能。
4、中国专利申请cn102024946a公开了一种超级铅蓄电池极板活性物质，其中正极活性物质的组分及质量配比为：铅粉100，导电纤维0.01-2，金属氧化物0.1-5，导电碳材料0.1-2，羧甲基纤维素钠0.01-1，稀硫酸1-15；负
5、中国专利申请cn102306784a提出将析氢抑制剂通过球磨法或溶剂沉淀法负载至活性碳上，使改性的活性碳析氢过电位提高，从而显著改善电池的循环性能。其利用简单的化学沉积法将析氢抑制剂负载在碳材料的表面，但这样仅仅通过简单浸渍和沉淀的方法无法将析氢抑制剂均匀的负载在碳材料上，这使得析氢抑制剂无法很好地发挥抑氢作用。而且通过这种方法得到的负载物颗粒尺寸过大，且极易发生堆积和团聚，这样的添加物反而会影响电池性能，达不到预期的目的。
6、因此，开发一种能解决上述技术问题的以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂、铅碳电池负极板及负极板的制备工艺是非常必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种无环境污染、电池循环寿命较长、电化学性能良好的以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂、铅碳电池负极板及负极板的制备工艺。本专利技术将以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂应用于铅碳电池负极板，在减少负极硫酸盐化的同时抑制了析氢反应的进行。本专利技术利用无环境污染、价格低廉的糖为碳源，直接高温煅烧为碳材料。
2、本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
3、一种以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂，按照重量百分比计，包括如下组分：糖衍生碳材料sg 0.5-3份和铅膏半成品97-99.5份。
4、所述糖衍生碳材料sg是由糖热解后掺杂氮得到的碳材料，也可以称为糖衍生的氮掺杂碳材料。
5、优选地，所述糖衍生碳材料sg在负极添加剂中的质量百分比为0.1％-3％。
6、优选地，所述糖衍生碳材料sg的制备方法包括如下步骤：
7、(1)取糖加入酸溶液中浸泡，水洗、干燥，研磨，得到预处理的糖；
8、(2)将预处理的糖与氯化铵混合，加热后冷却，研磨成粉末即得。
9、本专利技术制备得到的糖衍生碳材料sg是一种趋于石墨化的sg碳材料。sg碳材料具有制备简单，原材料价格低廉，化学性质稳定且环保的优点。sg碳材料可以增加铅碳电池的导电性，提供了较大的比表面积和化学反应活性。
10、更优选地，步骤(1)中所述糖包括但不限于葡萄糖，壳聚糖和可食用白砂糖中的至少一种。
11、更优选地，步骤(1)中所述酸包括草酸和盐酸中的至少一种。
12、步骤(1)中糖在酸溶液中浸泡的目的是为了去除糖表面的物质。
13、更优选地，糖与酸溶液的质量比为1-3：5。
14、更优选地，酸溶液的质量浓度为2-4％。
15、更优选地，浸泡的时间为1-2h。
16、步骤(1)中水洗所采用的水为超纯水。
17、更优选地，干燥的方式为真空干燥。真空干燥可在真空干燥箱中进行。
18、更优选地，干燥的温度为40-60℃，干燥的时间为12-24h。
19、更优选地，步骤(1)包括如下步骤：
20、取糖加入2-4wt％酸溶液中浸泡1-2h，糖与酸溶液的质量比为1-3：5，水洗、真空干燥，干燥的温度为40-60℃，干燥的时间为12-24h，研磨，得到预处理的糖。预处理的糖为浅黄色粉末。
21、更优选地，步骤(2)中所述预处理的糖与氯化铵的质量比为1:0.5-2，进一步优选为1：1。
22、步骤(2)中预处理的糖与氯化铵混合搅拌5-15min。
23、更优选地，步骤(2)中加热的温度为1000-1200℃，加热的时间为3-4h。加热操作可在n2气体管式炉中进行。糖类可以通过控制煅烧温度的不同来得到不同石墨化程度的糖衍生碳材料sg。
24、更优选地，步骤(2)中还包括加热前，先以2-4℃/min的速率升温至200-400℃，保温60-120min。
25、更优选地，步骤(2)中冷却的温度为40℃以下，进一步优选为室温-40℃。
26、更优选地，步骤(2)包括如下步骤：
27、将预处理的糖与氯化铵按照质量比1:1混合，先以2-4℃/min的速率升温至200-400℃，保温60-120min，再升温至1000-1200℃，加热3-4h，冷却至40℃以下，研磨成粉末即得。冷却后得到的是黑色膨胀物。研磨操作可在玛瑙研钵中进行。研磨后得到的是黑色粉末。
28、优选地，所述铅膏半成品按照重量份数计，包括如下组分：0.05-0.1份木素、0.2-0.4份腐殖酸、0.05-0.2份纤维、0.5-2.5份硫酸钡和97-99份铅粉。
29、更优选地，所述纤维包括聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、复合导电纤维、碳纤维、聚乙炔纤维、聚苯胺纤维、聚吡咯纤维和聚酯纤维中的至少一种。
30、本专利技术还涉及一种铅碳电池负极板，包括上述的负极添加剂。
31、本专利技术还涉及上述的铅碳电池负极板的制备工艺，包括如下步骤：
32、s1将糖衍生碳材料sg和铅膏半成品混合后加水，搅拌后得到混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以糖衍生碳材料SG为碳源的负极添加剂，其特征在于，按照重量百分比计，包括如下组分：糖衍生碳材料SG 0.5-3份和铅膏半成品97-99.5份；所述糖衍生碳材料SG是由糖热解后掺杂氮得到的碳材料。
2.根据权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述糖衍生碳材料SG的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(1)中所述糖包括葡萄糖，壳聚糖和白砂糖中的至少一种；
4.根据权利要求2所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(2)中所述预处理的糖与氯化铵的质量比为1:0.5-2；
5.根据权利要求4所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(2)还包括加热前，先以2-4℃/min的速率升温至200-400℃，保温60-120min。
6.根据权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述铅膏半成品按照重量份数计，包括如下组分：0.05-0.1份木素、0.2-0.4份腐殖酸、0.05-0.2份纤维、0.5-2.5份硫酸钡和97-99份铅粉。
7.根据权利要求6所述的负极添加剂，其特征在于，所
8.一种铅碳电池负极板，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的负极添加剂。
9.权利要求8所述的铅碳电池负极板的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于，步骤S1中水与糖衍生碳材料SG的质量比为0.05-0.15：1；步骤S1在和膏机中进行搅拌操作；步骤S2中采用硫酸进行淋酸操作，硫酸密度为1.23-1.28g/mL。
...【技术特征摘要】
1.一种以糖衍生碳材料sg为碳源的负极添加剂，其特征在于，按照重量百分比计，包括如下组分：糖衍生碳材料sg 0.5-3份和铅膏半成品97-99.5份；所述糖衍生碳材料sg是由糖热解后掺杂氮得到的碳材料。
2.根据权利要求1所述的负极添加剂，其特征在于，所述糖衍生碳材料sg的制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(1)中所述糖包括葡萄糖，壳聚糖和白砂糖中的至少一种；
4.根据权利要求2所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(2)中所述预处理的糖与氯化铵的质量比为1:0.5-2；
5.根据权利要求4所述的负极添加剂，其特征在于，步骤(2)还包括加热前，先以2-4℃/min的速率升温至200-400℃，保温60-120min。
6.根据权利要求1所述的负极添加剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：方亮，杨少华，张梦，谢发之，邵永刚，何湖民，
申请(专利权)人：安徽艾克瑞德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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