[發(fā)明專(zhuān)利]一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210375334.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102881867A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建;相佳媛;丁平;孔德帥;吳賢章
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司;杭州南都電池有限公司;杭州南都能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/14
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/14;H01M4/62;H01M4/20
• 代理公司: 浙江杭州金通專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉛酸蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉛酸蓄電池的負(fù)極鉛膏，尤其是鉛炭混合負(fù)極鉛膏及其制備方法。

背景技術(shù)

鉛酸電池經(jīng)歷了150多年的發(fā)展，具有原材料來(lái)源豐富、安全可靠性好、性?xún)r(jià)比高、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，在二次電源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。隨著新型儲(chǔ)能和動(dòng)力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)鉛酸電池的能量密度、功率密度以及循環(huán)壽命也提出了更高的要求。特別是在混合動(dòng)力汽車(chē)以及間歇性新能源存儲(chǔ)應(yīng)用中，要求二次電池能夠在部分荷電狀態(tài)大電流充放電（HRPSoC）工況下具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。傳統(tǒng)鉛酸電池在這種工況下，負(fù)極表面極易形成粗大的“惰性”硫酸鉛晶體，在隨后的充電過(guò)程中，不能可逆的轉(zhuǎn)化為鉛，從而導(dǎo)致電池的充電接受能力下降，惡化電池循環(huán)性能。

中國(guó)專(zhuān)利200910212792.8公開(kāi)了一種含有活性炭負(fù)極的鉛炭超級(jí)電池，該超級(jí)電池的負(fù)極由活性炭負(fù)極與鉛負(fù)極內(nèi)部并聯(lián)構(gòu)成（“內(nèi)并”）。與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比，該超級(jí)電池具有更高的比功率和更長(zhǎng)的使用壽命。但是，由于電池內(nèi)部需要并聯(lián)一個(gè)活性炭負(fù)極，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且制作工序繁多，成本較高。

直接在鉛酸電池的負(fù)極鉛膏中引入高比表面積的炭材料（“內(nèi)混”），也可以有效抑制表面硫酸鹽化，同時(shí)又能簡(jiǎn)化電池結(jié)構(gòu)，降低成本。中國(guó)專(zhuān)利200910227199.0公開(kāi)了一種鉛炭負(fù)極板，包括鉛、高比表面炭和其他添加劑，炭添加劑的比表面積在1000-3000m²/g之間。但是，由于高比表面積炭材料的表面活性非常高，極易發(fā)生團(tuán)聚，混入鉛膏后，活性表面大大減少，影響其電容特性的發(fā)揮。此外，由于鉛粉和炭材料的巨大的表面性質(zhì)差異，使炭材料難以與鉛粉均勻混合，最終造成鉛膏與極板結(jié)合力下降，降低極板強(qiáng)度。因此，需要解決鉛炭負(fù)極鉛膏中炭的分散問(wèn)題，增大炭的活性表面，真正發(fā)揮炭的高導(dǎo)電和高電容特性，并防止鉛膏脫落，提高電池的使用性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于針對(duì)鉛炭負(fù)極中高比表面積炭材料易團(tuán)聚、難分散的問(wèn)題，提供一種新型的鉛炭混合負(fù)極鉛膏，這種鉛炭混合負(fù)極鉛膏中炭材料與鉛粉相容性好，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分散，并保留大量的活性表面。

為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏，其特征在于由下列重量份配比的原料混合而成：鉛粉100份；氣相生長(zhǎng)碳纖維0.01-2份；炭黑0.01-2份；活性炭0.01-5份；析氫抑制劑0.01-2份；硫酸鋇0.3-2份；木質(zhì)素磺酸鈉0-1.2份；腐植酸0.5-2份；短纖維0.05-0.1份；水5-20份；密度為1.2-1.4g/ml的硫酸4-15份。

在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案：

鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為50-200nm，長(zhǎng)度為5-20m，比表面積為10-20m²/g。

鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的高比表面炭黑的比表面積為1000-1800m²/g，吸油值為150-200。

鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的活性炭的比表面積為1000-3000m²/g，粒徑為1-100m，在1.304g/ml硫酸中比電容大于150F/g。

鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的析氫抑制劑為鉛、鈦、鋅、鋇、銻、鎘、銀、汞、鉍、鈰的氧化物、氫氧化物和硫酸鹽中的一種或幾種。

所述的短纖維一般可采用滌綸和晴綸之中的至少一種，纖維長(zhǎng)度一般在1~40mm

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，它包括以下步驟：

(1)、按所述的重量配比，將氣相生長(zhǎng)碳纖維、炭黑和活性炭稱(chēng)量倒入第一容器中，加入1-4份水，混合，使水完全濕潤(rùn)并浸透炭材料；

按所述的重量配比，將鉛粉、析氫抑制劑、硫酸鋇、木質(zhì)素磺酸鈉、腐植酸和短纖維稱(chēng)量，倒入第二容器中，攪拌，使各組分充分混合；

(2)、將第一容器內(nèi)的炭混合物倒入第二容器內(nèi)，繼續(xù)攪拌，使各組分充分混合；

(3)、按上述的重量配比，將剩余的水和硫酸緩慢加入步驟(2)的容器中，繼續(xù)攪拌，使各組分充分混合制成鉛膏，控制鉛膏視密度在3.8-4.5g/ml。

本發(fā)明所提供的鉛膏，采用傳統(tǒng)的鉛酸電池涂板設(shè)備，就可以將其涂覆到負(fù)極板柵上，經(jīng)固化后制得的極板，具有良好的外觀和優(yōu)異的電化學(xué)性能。

本發(fā)明所提供的鉛膏中，高比表面積炭黑的主要作用是引入大的活性表面，提高鉛膏導(dǎo)電性，減小負(fù)極極化，尤其是大電流充放電時(shí)的電極極化。