[發(fā)明專利]鉛碳電池負(fù)極及其制備方法與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210432307.X
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103794796A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明杰;王要兵;鐘玲瓏;吳鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/14;H01M4/20
• 代理公司: 深圳市隆天聯(lián)鼎知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;劉耿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉛碳電池負(fù)極及其制備方法。本發(fā)明還涉及該鉛碳電池負(fù)極作為電極材料應(yīng)用在電容器或電化學(xué)電池中。

背景技術(shù)

鉛酸電池的發(fā)展已經(jīng)有一百多年的歷史，而其改進(jìn)產(chǎn)品閥控式鉛酸電池(VRLA)也有幾十年的歷史。它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，目前主要包括汽車打火裝置，小型家用儲能裝置以及電廠使用的大型儲能設(shè)備等。鉛酸電池尤其是閥控式鉛酸電池的廣泛應(yīng)用，主要歸功于其具有成本低、壽命長、安全性能好，廢舊電池的回收利用率高達(dá)95%以上等特點。隨著研究的不斷深入，鉛酸電池將會向著更大的容量以及更好的倍率性能方向發(fā)展，使它在更多的領(lǐng)域得到更廣泛的使用。由于電動車的發(fā)展，電池的要求不僅需要能提供長時間的能量供應(yīng)，更需要電池在高倍率下工作，但是長時間的大電流放電，會使鉛酸電池發(fā)生硫酸鹽化，從而影響它的使用壽命。因此需要對鉛酸電池的倍率性質(zhì)進(jìn)行改性，使它可以在使用過程當(dāng)中應(yīng)對各種復(fù)雜情況的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中，針對鉛酸電池的在極大倍率充放電循環(huán)中存在的壽命過短的問題，提供了一種鉛碳電池負(fù)極及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明的碳電池負(fù)極，將石墨烯材料引進(jìn)到負(fù)極中，代替了現(xiàn)有鉛碳電池中的活性炭和導(dǎo)電劑，在大電流充放電情況下能有效的分擔(dān)鉛負(fù)極上的部分電流，延長蓄電池在部分荷電態(tài)工作條件下的使用壽命。

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案為：一種鉛碳電池負(fù)極，由以下重量份數(shù)的原料制成：鉛粉100，硫酸4~100，粘結(jié)劑0.1~8，硫酸鋇0.1~2，析氫抑制劑0.01~2，石墨烯1~10，腐植酸1~4，紅丹5~15，水12~21，短纖維0.1~0.2。

所述硫酸溶液的密度為1.1~1.4g/cm³。

所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠中的一種或多種。

所述析氫抑制劑為氧化銦、氧化鉍、硬脂酸、硬脂酸鋇、金屬鉍、金屬釤中的一種或多種。

所述石墨烯比表面積為900~3000m²/g，電導(dǎo)率為10~1000S/m。

所述短纖維為尼龍、腈綸和滌綸中的一種或多種。

本發(fā)明還涉及制備上述鉛碳電池負(fù)極的方法，包括如下步驟：(a)?按所述各原料的重量份數(shù)，將所述鉛粉、所述硫酸鋇、所述析氫抑制劑、所述石墨烯、所述腐植酸、所述紅丹和所述短纖維稱重后倒入到容器中，攪拌10~20分鐘使各組分混合充分。

(b)?按照所述的各原料的重量份數(shù)，將水快速加入到所述容器中，然后攪拌10~20分鐘。

(c)?按照所述的各原料的重量份數(shù)，將所述硫酸緩慢的加入到所述容器內(nèi)，添加所述硫酸的過程為10~20分鐘，并保持不斷的攪拌，同時控制溫度不超過70℃，之后繼續(xù)攪拌10~20分鐘。

(d)?按照所述的各原料的重量份數(shù)，向所述容器內(nèi)加入所述粘結(jié)劑，然后攪拌5~20分鐘，得到視密度在3.5~4.5g/ml之間的鉛膏。

(e)?將所述鉛膏涂到負(fù)極柵板上，經(jīng)過固化后制得到鉛碳電池負(fù)極板。

本發(fā)明還提出上述鉛碳電池負(fù)極可作為電極材料應(yīng)用在電容器或電化學(xué)電池中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的制備方法所制備的鉛碳電池負(fù)極，將石墨烯材料引進(jìn)到負(fù)極材料中，代替現(xiàn)有鉛碳電池中的活性炭和導(dǎo)電劑，在大電流充放電情況下能有效的分擔(dān)鉛負(fù)極上的電流。由本發(fā)明鉛碳電池負(fù)極制成的電池，比功率比普通鉛酸電池高50%，在大電流脈沖充放電循環(huán)中，壽命比普通的鉛酸電池提高了10倍，也極大的減緩了蓄電池的硫酸鹽化，延長了蓄電池在部分荷電態(tài)工作條件下的使用壽命。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明予以進(jìn)一步地詳盡闡述。

本發(fā)明的鉛碳電池負(fù)極的由以下重量份數(shù)的原料制成：鉛粉100，硫酸4~100，粘結(jié)劑0.1~8，硫酸鋇0.1~2，析氫抑制劑0.01~2，石墨烯1~10，腐植酸1~4，紅丹5~15，水12~21，短纖維0.1~0.2。

其中，硫酸溶液的密度為1.1~1.4g/cm³；粘結(jié)劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠中的一種或多種；析氫抑制劑為氧化銦、氧化鉍、硬脂酸、硬脂酸鋇、金屬鉍、金屬釤中的一種或多種；石墨烯的比表面積為900~3000m²/g，電導(dǎo)率為10~1000S/m；短纖維為尼龍、腈綸和滌綸中的一種或多種。