[發明專利]鉛碳電池用纖維狀鉛碳復合材料制備方法

在審

• 申請號: 201611233442.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106784708A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張海南;趙曼麗;張明
• 申請（專利權）人: 雙登集團股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復合材料制備方法，具體地講，本發明涉及一種纖維狀復合材料制備方法,特別是鉛碳電池用纖維狀鉛碳復合材料制備方法。

背景技術

地球是人類唯一故鄉，保護地球生態環境，減少二氧化碳排放已經成為世界各國共同的事業。當今一些經濟發達國家及發展中國家十分重視太陽能和風能的利用，新能源汽車也已批量進入市場，上述新能源設備中都得配置儲能設備。在現有技術條件下，鉛碳蓄電池最適合新能源設備配套,制造鉛碳蓄電池的核心材料是碳材料。通過將高比表面碳材料（如活性碳、活性碳纖維、碳氣凝膠或碳納米管等）摻入活性物質中，不但可以改善活性物質的導電性能，降低電池的內阻。在充放電過程中，碳材料還能改善活性物質充放電產物的微觀結構，從而提高電池的性能。在大多數情況下，人們是直接將碳材料與電極材料中的主要活性物質如氧化鉛粉、粘結劑等添加劑在一定量溶劑（水和硫酸）中進行機械混合，獲得鉛膏，然后涂覆在鉛合金板柵上，經固化、干燥、化成得到極板。但這樣一種制備過程，由于碳材料和鉛粉密度相差非常大，難以保證碳材料與鉛粉均勻混合，且鉛膏混合物體系中活性物質和碳材料之間界面存在著不相容性，這種不相容性一方面會增加界面歐姆電阻，另一方面會影響涂膏的穩固性、極板和鉛膏的結合能力。為了克服現有技術難以解決的問題，進一步提高碳材料制作質量，本行業已開展了多方面的碳材料改性研究，現已有多項鉛碳復合材料成果應用于生產。例如中國專利號201010608794.1公開了一種鉛碳復合材料，該技術方案通過電沉積的方法將鉛粉沉積到生物質纖維材料表面上，有效解決了鉛粉與生物質纖維材料均勻混合。可是，此項技術方案制造工藝相對復雜、制作成本大，難以工業化生產。中國專利號201510694303.2公開了一種原位合成鉛碳電池負極復合材料的方法，該方法通過將氧化鉛粉和劍麻纖維粉末物理研磨混合和鍛燒制得鉛碳復合材料。但是，此方法鉛粉很難均勻地附著在生物質纖維材料上，而且這種方法得到的附著物顆粒度大，易發生堆積和團聚現象，這樣的鉛碳復合材料在電池中不能充分發揮應有的作用。總的來說，現有的鉛碳復合材料制備技術還不夠完善，有待進一步改進提高。

發明內容

本發明主要針對現有技術的不足，提出一種制備工藝簡單、生產成本低、混合均勻、性能穩定的鉛碳電池用纖維狀鉛碳復合材料制備方法。

本發明通過下述技術方案實現技術目標。

鉛碳電池用纖維狀鉛碳復合材料制備方法，其改進之處在于：所述制備方法按下列步驟實施：

A、生物質纖維純化制備

首先，將已備的生物質纖維原料剪碎，剪碎長度為0.5～3.0cm，然后統一浸漬在PH值為5～6的稀鹽酸溶液中1～3h，然后攪拌15～60min，待濾水后送入鼓風干燥箱中在50～65℃下干燥6～12h，最終得到純化處理的生物質纖維；

B、實施生物質纖維表面改性處理制備

將經純化的生物質纖維原料加入濃度為4～10g/L的陽離子分散劑溶液中，在25～40℃的溶液中按100～300r/min搖勻4～10h，待濾水后置于50～90℃的真空干燥箱中干燥6～12h，得到表面改性的生物質纖維；

C、生物質纖維化學吸附鉛離子制備

將經表面改性處理的生物質纖維原料放入濃度為10～18g/L的可溶性鉛鹽溶液中，在25～40℃條件下作100～300r/min搖勻6～10h，待濾水后置于50～90℃的真空箱中干燥6～12h，從而得到表面吸附鉛的生物質纖維；

D、生物質纖維化學炭化煅燒制備

在氮氣保護下，將表面吸附鉛的生物質纖維送入爐中，經700～900℃高溫煅燒2～4h，待自然冷卻至室溫即完成纖維狀鉛碳復合材料制備。

作為進一步改進方案，所所述生物質纖維材料為棕櫚絲或劍麻纖維。

作為進一步改進方案，所述可溶性鉛鹽為硝酸鉛、醋酸鉛、氯化鉛中的一種。

作為進一步改進方案，所述陽離子分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉中的一種。

本發明與現有技術相比，具有以下積極效果：

1、制備工藝過程簡單，實施容易，便于工業化生產和應用；

2、制備工藝安全性好，無污染排放；

3、通過在碳材料表面均勻覆蓋一層氧化鉛，提高其與鉛膏之間親合性，易實現組合均勻、密實結合，因此可顯著減小界面歐姆電阻值，使得析氫過電位明顯提高，從而增加電池的循環壽命。

附圖說明

圖1是實施例和對比例析氫速度測試曲線圖。