[發明專利]一種納米碳鉛超級電容電池

有效

• 申請號: 201310103166.1
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103219162A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 魏迪;黃毅;吳戰宇;周壽斌
• 申請（專利權）人: 江蘇華富儲能新技術股份有限公司
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01M4/38;H01M10/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于化學電源相關領域，具體涉及一種納米碳鉛超級電容電池。?

背景技術

鉛蓄電池是最早應用于汽車領域的電池。鉛酸電池歷經150年而不衰，在鎳-鎘電池、鎳-氫電池、鋰離子電池等新型電池相繼上市的幾十年中，仍能牢固地占據大部分市場份額。?

表1鉛酸(SLA)電池、鎳-鎘(Ni-Cd)電池、鎳-氫(Ni-MH)電池和鋰離子(Li-ion)電池的性能對比。?

如表1所示，鉛酸電池的起始電壓要高于傳統的鎳-鎘(Ni-Cd)電池、鎳-氫(Ni-MH)電池，而能量密度低于鎳鎘，鎳氫和鋰離子電池。但是其循環壽命和造價要明顯優于鋰離子電池。我國電動自行車年產近2000萬輛，絕大多數配用鉛酸電池；全世界的各種內燃機車，每一輛都配備一只鉛酸電池。鉛酸電池除了技術成熟、廉價等傳統的突出優點外，這也與它近些年在競爭中發展了許多新技術密切相關，如三維及雙三維結構電極和全密封式、管式、水平式等新結構；新型鉛合金極板的使用，可提高比能量，循環壽命更可長達4500次（70%DOD）。?

此外，鉛酸電池具有安全性高的特性。鋰電池是目前移動通訊器件所用的主要能源來源同時也是未來高儲能電動汽車能源的發展方向，但其技術與安全性能仍然有待提高。2013年1月波音787配備的鋰離子電池漏液。日本航空的波音787鋰離子電池起火，消防人員40分才完成撲滅。?

因此，需要一種新的電池以解決上述問題。?

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術中鉛酸電池能量密度低和鋰電池不安全的缺陷，提供一種納米碳鉛超級電容電池。?

技術方案：為解決上述技術問題，本發明的納米碳鉛超級電容電池采用如下技術方案：?

一種納米碳鉛超級電容電池，包括電極，所述電極的材料為碳納米材料和泡沫鉛復合材料，所述碳納米材料和泡沫鉛復合材料通過電沉積方法制備，所述電沉積方法包括以下步驟：?

1）、準備電沉積溶液；?

2）、在步驟1）的所述電沉積溶液中加入碳納米材料；?

3）、進行電沉積，得到所述碳納米材料和泡沫鉛復合材料。?

更進一步的，步驟2）中所述電沉積溶液包括濃度為100-200g/L的鉛離子、濃度為1.0±0.1g/L的碳納米材料、濃度為30-40g/L的氟硼酸、濃度為20-30g/L的硼酸和濃度為1.0±0.1g/L的蛋白胨。?

更進一步的，步驟3）中所述電沉積過程中，陰極表觀電流密度300-500A/m²，溫度25±5℃。?

更進一步的，所述碳納米材料為碳納米管。其中，碳納米管已經作為一種新型導電添加劑研究應用在一些電池的電極材料中，它具有獨特的卷狀結構，不僅易于吸附導電離子，且在反復充放電過程中結構穩定，不會崩塌。碳納米管的比表面積高，可直接增大電容的能量密度。?

更進一步的，所述碳納米材料為碳納米管和碳納米角。碳納米角和碳納米管聯合修飾電極的電容容量提高了40倍以上，這歸因于碳納米角的比表面積比碳納米管更大，是目前最大比表面積的碳系材料。在超級電容中，比表面積直接聯系的是存儲能量的能量密度。因此，碳納米角和碳納米管在提高鉛碳電池性能的應用中發揮著巨大的作用。?

有益效果：本發明的納米碳鉛超級電容電池具有以下優勢：1）、將鉛酸電池和超級電容器兩者合一，同時實現了高儲能（高達10Wh/kg）和高功率密度（高達1000W/kg），接近甚至達到鋰電池的技術指標。2）、充放電性能好，在不飽和充電運行模式下，電池的充電速度將和放電速度一樣快。3）、碳材料可阻止負極硫酸鹽化現象，改善了過去?電池失效的一個因素，延長了電池壽命。4）、本發明的納米碳鉛超級電容電池的用鉛量比現有鉛酸電池大為減少，使用壽命延長同時減輕再生的工作量，均直接減輕鉛污染。95%使用的是可回收材料，報廢后可充分回收再利用。5）具有非常高的安全性能，是環保型安全電池。6）、應用領域廣闊。在傳輸效率上，同其它儲能系統相比，鉛碳儲能系統是最高效的解決方案。延長的循環壽命，使得系統在電力傳輸以外，還可以提供應急備用電源和峰價銷售，無需過度規劃系統規模，從而降低了成本，提高了系統價值。?

附圖說明

圖1為直立碳納米管在電極材料上的直接生長的掃描電子顯微鏡圖像；?

圖2為直立碳納米管被碳納米角修飾的掃描電子顯微鏡圖像；?

圖3為碳納米角的掃描電子顯微鏡圖像；?

圖4為碳納米角的掃描電子顯微鏡放大圖像；?