[發明專利]用于超級鉛酸電池的電極材料、其制備方法及利用其制備超級鉛酸電池負極的方法

無效

• 申請號: 201210394944.2
• 申請日: 2011-03-18
• 公開（公告）號: CN102903895A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 袁國輝;王福平;姜兆華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/16;H01M4/62;H01M16/00;H01G9/042
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王艷萍

本申請是申請號為201110067111.0、申請日為發明名稱為2011年03月18日、發明名稱為用于超級鉛酸電池的電極材料、其制備方法及利用其制備超級鉛酸電池負極的方法的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及電極材料、其制備方法及制備電池負極的方法。

背景技術

將超級電容器電極與各種電池型電極全部或部分混合，構成非對稱型超級電容器或超級電池已經成為一個新的發展方向。特別是將超級電容器的多孔碳電極嵌入閥控鉛酸(VRLA)電池中構成基于超級電容的超級鉛酸電池，用于混合動力車的動力電源，可以使閥控鉛酸(VRLA)電池的使用壽命提高一倍以上。不能將現有的鉛酸電池電極和超級電容的多孔碳電極簡單組合在同一個單體內構成的超級電池，因為超級電容器的多孔碳電極的放電的起始工作電勢一般為-0.7V(vs.Hg/Hg₂SO₄)，鉛酸電池負極的放電起始工作電勢一般為-0.99V(vs.Hg/Hg₂SO₄)，電容器的多孔碳電極與鉛酸電池負極之間的工作電勢范圍相差-0.3V～-0.4V，存在明顯差異，這種差異會導致在放電的早期階段，電容器的多孔碳電極不能與鉛負極共同工作；而且多孔碳材料電極的氫氣析出的電勢僅為-1.1V，這將導致在接近充電末期時，產生較多的氫氣，進而導致電池長期運行后電解液逐漸干涸。

發明內容

本發明是要解決現有的超級電容的多孔碳電極與鉛酸電池負極之間工作電勢范圍相差較大，導致超級電容電極在超級鉛酸電池中不能正常工作的技術問題，而提供用于超級鉛酸電池的電極材料、其制備方法及利用其制備電池負極的方法。

本發明的用于超級鉛酸電池的電極材料是按質量百分比由20％～80％多孔碳材料和20％～80％的改性材料組成，其中改性材料為PbSO₄，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的PbSO₄與1％～10％的BaSO₄組成，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的PbSO₄與1％～10％的CaSO₄組成，或者為改性材料按質量百分比由80.2％～99.8％的PbSO₄、0.1％～9.9％的BaSO₄與0.1％～9.9％的CaSO₄組成。

上述的用于超級鉛酸電池的電極材料的制備方法按以下步驟進行：一、先稱取多孔碳材料和改性材料中金屬元素的可溶性鹽，使該金屬元素對應的硫酸鹽的質量占多孔碳材料與硫酸鹽質量之和的20％～80％；二、將步驟一稱取的金屬元素的可溶性鹽配制成金屬離子濃度為0.1mol/L～2.0mol/L的水溶液，得到金屬元素的鹽溶液；三、將步驟一稱取的多孔碳材料和步驟二得到的金屬元素的鹽溶液加入容器中，混合均勻，然后超聲波振蕩1h～12h；四、量取足量的濃度為0.1mol/L～2.0mol/L的稀硫酸，將稀硫酸加入到步驟三所述的容器中，攪拌30min～40min，然后抽濾，將得到的濾餅用蒸餾水洗滌至pH值為5～6；五、再過濾，將得到的固相物放在溫度為110℃～120℃的烘箱中干燥20h～24h，得到用于超級鉛酸電池的電極材料；其中步驟一中所述的改性材料為PbSO₄，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的PbSO₄與1％～10％的BaSO₄組成，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的PbSO₄與1％～10％的CaSO₄組成，或者為改性材料按質量百分比由80.2％～99.8％的PbSO₄、0.1％～9.9％的BaSO₄與0.1％～9.9％的CaSO₄組成。

本發明的用于超級鉛酸電池的電極材料還可以按質量百分比由20％～80％的多孔碳材料和80％～20％的改性材料組成，其中改性材料為微米級Pb粉，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的微米級Pb粉與1％～10％BaSO₄組成，或者改性材料為按質量百分比由90％～99％的微米級Pb粉與1％～10％CaSO₄組成，或者改性材料為按質量百分比由80.2％～99.8％的微米級Pb粉、0.1％～9.9％的BaSO₄與0.1％～9.9％的CaSO₄組成。