用于超级铅酸电池的电极材料、其制备方法及利用其制备超级铅酸电池负极的方法，它涉及电极材料、其制备方法及制备电池负极。本发明专利技术解决了现有的超级电容的多孔碳电极与铅酸电池负极的工作电势相差大的问题。用于超级铅酸电池的电极材料是由多孔碳材料和改性材料组成；制备方法：将改性材料制成溶液与多孔碳材料混合，加入稀硫酸，经过滤、干燥制得；或者将改性材料与多孔碳材料机械混合得到；将电极材料制成电极板再与铅酸电池负极并联，或者将电极材料与铅酸电池材料混合后制备成电极，得到超级铅酸电池负极。本发明专利技术的用于超级铅酸电池的电极的起始工作电势与氢气析出电势与铅酸电池相当，可用于超级铅酸电池或超级电容器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料、其制备方法及制备电池负极的方法。
技术介绍
将超级电容器电极与各种电池型电极全部或部分混合，构成非对称型超级电容器或超级电池已经成为一个新的发展方向。特别是将超级电容器的多孔碳电极嵌入阀控铅酸(VRLA)电池中构成基于超级电容的超级铅酸电池，用于混合动力车的动力电源，可以使阀控铅酸(VRLA)电池的使用寿命提高一倍以上。不能将现有的铅酸电池电极和超级电容的多孔碳电极简单组合在同一个单体内构成的超级电池，因为超级电容器的多孔碳电极的放电的起始工作电势一般为-0. 7V(vs. Hg/Hg2S04)，铅酸电池负极的放电起始工作电势一般为-0. 99V(vs. Hg/Hg2S04)，电容器的多孔碳电极与铅酸电池负极之间的工作电势范围相差-0. 3V -0. 4V，存在明显差异，这种差异会导致在放电的早期阶段，电容器的多孔碳电极不能与铅负极共同工作；而且多孔碳材料电极的氢气析出的电势仅为-1. IV，这将导致在接近充电末期时，产生较多的氢气，进而导致电池长期运行后电解液逐渐干涸。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的超级电容的多孔碳电极与铅酸电池负极之间工作电势范围相差较大，导致超级电容电极在超级铅酸电池中不能正常工作的技术问题，而提供用于超级铅酸电池的电极材料、其制备方法及利用其制备电池负极的方法。本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料是按质量百分比由20% 80%多孔碳材料和20% 80%的改性材料组成，其中改性材料为PbSO4，或者改性材料为按质量百分比由 90% 99%的PbSO4与 10%的BaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由90% 99 %的PbSO4与1 % 10 %的CaSO4组成，或者为改性材料按质量百分比由80. 2 % 99. 8 % 的 PbS04、0. 9. 9%的 BaSO4 与 0. 1 % 9. 9%的 CaSO4 组成。上述的用于超级铅酸电池的电极材料的制备方法按以下步骤进行一、先称取多孔碳材料和改性材料中金属元素的可溶性盐，使该金属元素对应的硫酸盐的质量占多孔碳材料与硫酸盐质量之和的20% 80% ；二、将步骤一称取的金属元素的可溶性盐配制成金属离子浓度为0. lmol/L 2. Omol/L的水溶液，得到金属元素的盐溶液；三、将步骤一称取的多孔碳材料和步骤二得到的金属元素的盐溶液加入容器中，混合均勻，然后超声波振荡 Ih 12h ；四、量取足量的浓度为0. lmol/L 2. Omol/L的稀硫酸，将稀硫酸加入到步骤三所述的容器中，搅拌30min 40min，然后抽滤，将得到的滤饼用蒸馏水洗涤至pH值为5 6 ；五、再过滤，将得到的固相物放在温度为110°C 120°C的烘箱中干燥20h 24h，得到用于超级铅酸电池的电极材料；其中步骤一中所述的改性材料为PbSO4，或者改性材料为按质量百分比由90% 99%的PbSO4与 10%的BaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由90% 99%的PbSO4与 10%的CaSO4组成，或者为改性材料按质量百分比由80. 2% 99. 8%的 PbS04、0. 9. 9%的 BaSO4 与 0. 9. 9%的 CaSO4 组成。本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料还可以按质量百分比由20% 80%的多孔碳材料和80% 20%的改性材料组成，其中改性材料为微米级Pb粉，或者改性材料为按质量百分比由90 % 99 %的微米级Pb粉与1 % 10 % BaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由90 % 99 %的微米级Pb粉与1 % 10 % CaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由80. 2 % 99. 8 %的微米级Pb粉、0. 1 % 9. 9 %的BaSO4与0. 1 % 9. 9 %的CaSO4组成。上述的用于超级铅酸电池的电极材料的制备方法按以下步骤进行按质量百分比称取20% 80%的多孔碳材料和80% 20%的改性材料，并将多孔碳材料和改性材料加入到混料罐中，在转速为50转/分 800转/分的条件下混合5h 24h，得到用于超级铅酸电池的电极材料；其中所述的改性材料为微米级Pb粉，或者改性材料为按质量百分比由90% 99%的微米级Pb粉与 10% BaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由90% 99%的微米级Pb粉与 10% CaSO4组成，或者改性材料为按质量百分比由 80. 2 % 99. 8 % 的微米级 Pb 粉、0. 1 % 9. 9 % 的 BaSO4 与 0. 1 % 9. 9 % 的 CaSO4 组成。本专利技术的利用用于超级铅酸电池的电极材料制备超级铅酸电池负极的方法按以下步骤进行一、按质量百分比称取64% 81%的用于超级铅酸电池的电极材料、10% 15 %的乙炔黑、2 % 3 %的羧甲基纤维素钠、4% 8 %的聚四氟乙烯乳液和3 % 8 %的蒸馏水；三、将步骤一称取的用于超级铅酸电池的电极材料与乙炔黑装入混料罐中，在转速为 50转/分 800转/分条件下混合5h 8h，然后依次加入步骤一称取的蒸馏水、步骤二制备的羧甲基纤维素钠水溶液和步骤一称取的聚四氟乙烯乳液，搅拌0. 2h 2. 0h，得到膏体；四、将步骤三得到的膏体涂覆在铅酸电池板栅上，涂膏厚度为0. Imm 3. 0mm，然后放在温度为50°C 70°C的烘干箱内干燥24h 48h，再按照阀控铅酸电池负极的化成方法进行化成，得到电极板；五、将步骤四制备的电极板与铅酸电池负极并联，得到超级铅酸电池负极。本专利技术的利用用于超级铅酸电池的电极材料制备超级铅酸电池负极的方法还可以按以下步骤进行按质量百分比称取1 % 50 %的用于超级铅酸电池的电极材料和 50% 99%的铅酸电池负极材料并混合均勻，然后按照制备阀控铅酸电池负极的方法制备成负极，得到超级铅酸电池负极。本专利技术将多孔碳材料用改性元素可溶性盐溶液浸渍，使金属离子进入到多孔碳材料中，然后进行硫酸盐化，得到改性材料与多孔碳材料构成的新型碳基复合电极材料，或者将改性材料与多孔碳材料进行机械混合，通过改性材料的修饰改性，使本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料在密度为1. 25 1. 35g/cm3的H2SO4溶液中氢气析出的电势为-1. 5V -1. 4V(vs. Hg/Hg2S04)，在相同条件下，铅酸电池负极的氢气析出的电势为-1.5V，从而可知本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料的氢气析出的电势与铅酸电池负极相当。充电末期时，电极上的氢气析出量与铅酸电池负极上的氢气析出量相当， 不会引起电解液的干涸；本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料的放电的起始工作电势为-0. 96V -0. 98V，与铅酸电池负极的放电的起始工作电势-0. 99V接近。由于本专利技术的电极的放电起始工作电势与氢气的析出电势与铅酸电池负极相当，不会使电池的电解液干涸，能够保证超级电池正常工作。本专利技术的用于超级铅酸电池的电极材料的制备方法简单易行，制备的电极材料性能稳定，无论是用于超级铅酸电池的电极材料先制备成电极板，然后再与铅酸电池负极并联构成的内并联式超级铅酸电池负极，还是将用于超级铅酸电池的电极材料与铅酸电池的负极材料直接混合后制备的内混式超级铅酸电池负极，与阀控铅酸(VRL本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于超级铅酸电池的电极材料，其特征在于用于超级铅酸电池的电极材料是按质量百分比由２０％～８０％多孔碳材料和２０％～８０％的改性材料组成，其中改性材料为ＰｂＳＯ４，或者改性材料为按质量百分比由９０％～９９％的ＰｂＳＯ４与１％～１０％的ＢａＳＯ４组成，或者改性材料为按质量百分比由９０％～９９％的ＰｂＳＯ４与１％～１０％的ＣａＳＯ４组成，或者为改性材料按质量百分比由８０．２％～９９．８％的ＰｂＳＯ４、０．１％～９．９％的ＢａＳＯ４与０．１％～９．９％的ＣａＳＯ４组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁国辉，王福平，姜兆华，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93
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