[發(fā)明專利]一種鉛碳電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410750060.5
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104600254B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王其昌;李中奇;殷桂華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南安圣電池有限公司
• 主分類號: H01M4/16
• 分類號: H01M4/16;H01M4/20;H01M4/38
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11435
• 代理人: 余青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極領(lǐng)域，尤其涉及一種鉛碳電極及其制備方法。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池從發(fā)明至今已有150多年的歷史，因其工藝技術(shù)成熟、性價比高、容量大、安全性能好、循環(huán)經(jīng)濟效益好等優(yōu)點而成為世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的一種電池。但是，鉛酸蓄電池由于比功率低、循環(huán)壽命短等缺點而成為鉛酸蓄電池進一步發(fā)展的瓶頸，尤其在高倍率部分荷電態(tài)充放電使用時，因硫酸鉛在負極的快速累積而導(dǎo)致負極硫酸鹽化失效，使得電池的循環(huán)壽命偏低。

鉛炭電極可組裝成鉛炭電池，鉛炭電池是超級電池的一種，也屬于電容電池。因為鉛炭電極具有電池性與電容性，能與電池正極（PbO₂）形成非對稱性超級電容器內(nèi)聯(lián)在同一電池槽內(nèi)，具有優(yōu)異的電池容量，電池內(nèi)阻小充電接受能力高，循環(huán)生命長等特性。

目前國際國內(nèi)存在定型（成熟）的生產(chǎn)方法，使其成為工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，廣泛流通于市場。

據(jù)文獻載：鉛炭電極制造的方法有下列幾個；

A、炭膜貼附法：利用超級電容器的炭膜電極用的膜貼附在電池負極上，形成物理接觸的pb/C電極，這種電極最大缺點是嚴重的自放電，電池根本不能擱置，一旦擱置，電池即要充電否則不能使用，實際上沒有現(xiàn)實意義。

B、鍍鉛（炭）法：通過電鍍，鍍鉛在炭電極上，更令人難以置信的是鍍鉛時間漫長，另外炭基板活化敏化較難，所以鍍鉛在實現(xiàn)工業(yè)化制板有一室難度。或是鉛板鍍炭，同樣也有困難，這樣的電鍍法生產(chǎn)鉛炭電極在實驗室是可以的，工業(yè)化規(guī)模具有難度，還有現(xiàn)在鉛蓄電池工廠需添置電鍍設(shè)備。

C、炭骨架法：利用玻璃態(tài)化碳作板柵，這樣工藝正在熱烈發(fā)展中，這或許可以制成鉛炭電極，但壽命尚存問題，炭板柵與活物質(zhì)接觸到后期有炭層腐蝕，有損電池循環(huán)壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是采用配方法得到一種鉛碳電極及其制備方法。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種鉛碳電極，其特征在于它包含混合碳、載體、膨脹劑、相溶助劑、納米碳包鉛、鉛粉，以上所述的成分中鉛粉為基礎(chǔ)成分；以上所述的成分占鉛粉重量的質(zhì)量分數(shù)比如下：混合碳與鉛粉的質(zhì)量比為1%-3%，載體與鉛粉的質(zhì)量比為1%-2%，膨脹劑與鉛粉的質(zhì)量比為1.4%-1.7%，相溶助劑與鉛粉的質(zhì)量比為0.1%-0.3%，納米碳包鉛與鉛粉的質(zhì)量比為1%—2%；所述的混合碳為石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭四種碳混合物組成；所述的載體為硅與碳的混合物組成；所述的膨脹劑為硫酸鋇、木素、胡敏酸、納米碳管的混合物組成，硫酸鋇與鉛粉的質(zhì)量比為0.8%-1.0%、木素與鉛粉的質(zhì)量比為0.2%、胡敏酸與鉛粉的質(zhì)量比為0.3%-0.4%、納米碳管與鉛粉的質(zhì)量比為0.1%；所述的相溶助劑為聚天冬胺酸鈉。

所述的混合碳為石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭的質(zhì)量分數(shù)構(gòu)成如下：石墨40%、乙炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%。

所述的載體中硅與碳的質(zhì)量比為2:1。

一種鉛碳電極的制備工藝方法，它包括如下步驟：

第1步、制備原材料：

選擇鉛粉、聚天冬胺酸鈉備用；

選擇質(zhì)量分數(shù)為石墨40%、乙炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%的粉末混合得到混合碳；

選用硅與碳的質(zhì)量比為2:1混合得到載體；

選擇硫酸鋇與鉛粉的質(zhì)量比為0.8%-1.0%，木素與鉛粉的質(zhì)量比為0.2%，胡敏酸與鉛粉的質(zhì)量比為0.3%-0.4%，納米碳管與鉛粉的質(zhì)量比為0.1%的材料混合均勻后得到膨脹劑；

制備納米碳包鉛：按質(zhì)量稱取等量的碳酸鉛和淀粉均勻拌合成混合體，再向混合體添加水，使其成為漿糊狀，在180℃的無氧條件下進行炭化處理，得到炭化混合體，再將炭化混合體在315℃~330℃進行還原反應(yīng)最終得到納米碳包鉛；

第2步、混合原料：

向鉛粉中加入質(zhì)量分數(shù)為鉛粉1%-3%的混合碳、質(zhì)量分數(shù)為鉛粉1%-2%的載體，質(zhì)量分數(shù)為鉛粉1.4%—1.7%的膨脹劑，質(zhì)量分數(shù)為鉛粉0.1%-0.3%的聚天冬胺酸鈉，質(zhì)量分數(shù)為鉛粉1%—2%的納米碳包鉛；將以上混合物混合均勻；

第3步、和膏工藝：

首先將第2步得到的混合物干攪拌6-8分鐘，然后加水?dāng)嚢瑁铀畷r間控制在2分鐘以內(nèi)；再加入酸，攪拌，加酸時間控制在15-18分鐘以內(nèi)，得到正鉛膏和負鉛膏；在和膏過程中，正鉛膏和負鉛膏采用不同的加水量和加酸量；

第4步、涂料工藝：

采用涂板機將正鉛膏和負鉛膏涂覆在電極骨架上，得到正電極板基材和負電極板基材；