[發明專利]一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉及其制備方法

有效

• 申請號: 202110205471.6
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112928261B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李偉偉;李嘉犀;闕奕鵬;張雄;吳永新;劉孝偉
• 申請（專利權）人: 超威電源集團有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/56;H01M4/62;H01M10/06
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 程虹

本發明公開了一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉及其制備方法，涉及鉛炭電池技術領域，用于解決現有技術中荷電保持能力降低、制造難度和成本增加、炭材料削弱硫酸鹽化的功效降低的問題。本發明的鉛粉包括氧化鉛顆粒、包裹氧化鉛顆粒的活性炭層以及分散在活性炭層中的石墨烯，活性炭層為多孔結構，石墨烯分散在多孔結構的孔中。本發明的制備方法包括將醋酸鉛溶液、糖類與石墨烯混合；將堿性溶液與醋酸鉛、糖類和石墨烯混合液混合；將表面活性劑、乳化劑與含有氫氧化鉛顆粒的混合液混合，得到懸浮液；對懸浮液依次進行噴霧干燥和燒結，得到氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉。本發明的鉛粉和制備方法可用于鉛炭電池。

技術領域

本發明涉及鉛炭電池技術領域，尤其涉及一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉及其制備方法。

背景技術

鉛炭電池作為鉛酸蓄電池的前沿研究技術，其具有削弱負極硫酸鹽化的作用以及提高電池大電流充放電性能等特點。

目前，鉛炭電池研究工作主要有以下三方面：一方面是利用電容性純碳負極，由于只是利用碳材料的電容性，因此，荷電保持能力大大降低；另一方面是利用贗電容將一片碳負極與正常鉛酸蓄電池負極并聯，此種工藝制備的復雜碳負極很難與極板較好地匹配和連接，導致制造難度和成本增加；再一方面是將活性炭、炭黑等高比表面積的碳材料與負極材料經過物理混合制成鉛炭電池負極，由于碳材料和鉛酸蓄電池負極活性物質密度差異很大，很難混合均一，從而會降低炭材料削弱硫酸鹽化的功效。

發明內容

鑒于上述分析，本發明旨在提供一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉及其制備方法，至少能解決以下技術問題之一：(1)利用碳材料的電容性導致荷電保持能力降低的問題；(2)復雜碳負極很難與極板較好地匹配和連接導致制造難度和成本增加的問題；(3)碳材料和鉛酸蓄電池負極活性物質很難混合均一從而會降低炭材料削弱硫酸鹽化的功效的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉，包括氧化鉛顆粒、包裹氧化鉛顆粒的活性炭層以及分散在活性炭層中的石墨烯，活性炭層為多孔結構，石墨烯分散在多孔結構的孔中。

進一步地，氧化鉛顆粒的平均粒徑為200nm～20μm。

進一步地，氧化鉛顆粒的平均粒徑為200nm～500nm。

本發明還提供了一種氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：將醋酸鉛溶液、糖類與石墨烯混合，得到醋酸鉛、糖類和石墨烯混合液；

步驟2：將堿性溶液與醋酸鉛、糖類和石墨烯混合液混合，醋酸鉛溶液遇到堿性溶液即會生成氫氧化鉛顆粒，得到含有氫氧化鉛顆粒的混合液；

步驟3：將表面活性劑、乳化劑與含有氫氧化鉛顆粒的混合液混合，得到懸浮液；

步驟4：對懸浮液依次進行噴霧干燥，得到鉛粉前驅體顆粒；

步驟5：在惰性氣體保護下，對鉛粉前驅體顆粒進行燒結，得到氧化鉛活性炭石墨烯核殼結構的鉛粉。

進一步地，堿性溶液為氨水。

進一步地，糖類為葡萄糖、果糖、淀粉、蔗糖中的一種或多種任意比例混合。

進一步地，上述表面活性劑為聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯胺中的一種或多種任意比例混合。

進一步地，上述乳化劑為羧甲基纖維素和/或水溶性蛋白質。

進一步地，上述步驟1包括如下步驟：

步驟11：將氧化鉛和醋酸溶液混合，制成醋酸鉛溶液；

步驟12：醋酸鉛溶液中加入糖類和石墨烯，攪拌制成醋酸鉛、糖類和石墨烯混合液。