[發明專利]改性活性炭及其制備方法和用于制作超級鉛酸電池炭負極板的方法

無效

• 申請號: 201310686364.5
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103618089A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 胡梅;郭麗;應珺;王百杰;王志文
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/16;C01B31/08
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域

本發明涉及改性活性炭及其制備方法和用于制作超級鉛酸電池炭負極板的方法，屬于鉛酸電池技術領域。

背景技術

鉛酸電池是所有化學電源中技術最成熟的電池，它具有價格低廉、安全性高、大電流放電性能良好、電池回收率高等優點，己廣泛用于電動自行車、電動摩托車、通信行業、電力工業后備電源、鐵路內燃機車的牽引電池等領域。然而，鉛酸電池由于質量比能量低(35—40Wh/kg)、體積大、使用壽命短(300—800次)、快速充電困難等缺點極大的限制了其應用。近些年發展了許多鉛酸電池新技術，如耐腐蝕鉛合金正極板柵、泡沫鉛板柵、泡沫炭板柵、新型負極添加劑、超級電池等。其中，超級電池是目前最受關注的技術之一。????

超級電池，也叫超級鉛酸電池，是一種混合式新型儲能電源，由非對稱超級電容器和鉛酸電池組合而成，兼具電容和電池雙功能儲能的特點。它實現了雙電層儲能和電化學反應儲能這兩種儲能方式外并聯進化為內并聯的跨越式發展。正極為鉛酸電池的正極板，負極為超級電容器的炭電極和鉛酸電池的鉛電極組合而成的雙性負極板。在保持動力電池高能量密度的同時，且不增加復雜電路的情況下，還具有超級電容器的高功率密度、大電流充放電、超長循環壽命特性。超級電池被公認為是“下一代先進電池”的杰出代表，它引領著鉛酸電池的技術發展方向。

然而，超級電容器炭電極和鉛酸電池鉛電極的工作區間不匹配。若簡單地將兩個電極并聯，在放電時，電極電流主要來自于鉛酸電池的鉛負極，電容器炭電極基本不提供電流；而在充電時，鉛酸電池鉛負極基本不提供電流，電極電流主要來自于電容器炭電極。此外，在充電末期，電容器炭電極產生大量氫氣，導致電解液干涸，大大降低了電池的循環壽命。因此，必須對活性炭材料進行改性，使其具備與鉛負極相似的工作區間和很低的析氫速率。

發明內容

本發明的目的是，提供一種改性活性炭及其制備方法和用于制作超級鉛酸電池炭負極板的方法。通過對活性炭材料進行改性，使改性后的活性炭電極析氫速率明顯降低，且其工作區間與鉛電極相匹配，延長了鉛酸電池的循環壽命。而且制造工藝簡單、成本低，所用材料及電池運行有利于環境保護。

本發明的技術方案是：

本發明的一種改性活性炭，包括活性炭和修飾物；它是將修飾物摻入到活性炭粉中混合、研磨加工而成；所述修飾物包括Pb、BaSO₄和ZnO，為其中的一種或多種組合。

所述的改性活性炭的制配方法，步驟主要是：先按比例稱取活性炭及修飾物，然后將所述活性炭和修飾物投入球磨機中，以乙醇作為球磨介質混合、研磨加工，最后將加工好的物料置于烘箱中干燥，即制得改性活性炭。

本發明的一種改性活性炭，包括活性炭和修飾物；它是將活性炭浸漬在修飾物鹽溶液中攪拌、振蕩加工而成；所述修飾物包括Pb(NO₃)₂、Ba(CH₃COO)₂和Bi（NO₃）₃，為其中的一種或多種組合。

所述的改性活性炭的制備方法，步驟主要是：先按比例稱取活性炭及修飾物，然后將所述修飾物配制成修飾物鹽溶液，再將活性炭浸漬在修飾物鹽溶液中用磁力攪拌、超聲振蕩，再抽濾洗滌，此后，再將濾餅分散在過量的沉淀劑溶液中用磁力攪拌、超聲振蕩；再抽濾洗滌至濾液Ph值為pH6～8，最后將加工好的物料置于烘箱中干燥，即制得改性活性炭。

所述的改性活性炭的制備方法，其特征在于，沉淀劑溶液為H₂SO₄，或KOH。

所述的改性活性炭，其修飾物與活性炭的質量比為0.01～0.3?：1。

一種用本發明的改性活性炭制作超級鉛酸電池炭負極板的方法，其炭負極板包括鉛合金板柵和塗在其上的負極炭膏經固化最后烘干而成；所述負極板炭膏的組成物包括：改性活性炭、乙炔黑、羥甲基纖維素鈉（CMC）和丁苯橡膠（SBR）；制作步驟主要是：先按比例稱取改性活性炭、乙炔黑、CMC和SBR，然后混合均勻成漿料，并調節漿料的粘稠度，再將混合好的漿料涂覆在鉛合金板柵上，最后置于烘箱中真空干燥，即成為超級鉛酸電池炭負極板。

所述的用本發明的改性活性炭制作超級鉛酸電池炭負極板的方法，其負極板炭膏的組成物含量比例按負極板炭膏重量計：改性活性炭為75～85%，乙炔黑為6～12%，CMC為2～3%，SBR為6～8%。

所述的用本發明的改性活性炭制作超級鉛酸電池炭負極板的方法，其調節漿料的粘稠度為3.5～5.5g/cm³。