[發明專利]鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法

有效

• 申請號: 202110405627.5
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113224300B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 唐勝群;陳龍霞;吳濤;戰祥連;王玉瑩;李敏;李艷芬;唐慧芹;蘇鑫;姜兆華
• 申請（專利權）人: 淄博火炬能源有限責任公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/57;H01M10/06
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 蔡紹強

本發明屬于鉛酸蓄電池技術領域，具體涉及一種鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法，將合成并完成官能團修飾后的豌豆淀粉基炭黑與鉛粒一起加入到鉛粉機的滾筒中，加熱、攪拌，過篩收集后得到鉛粉與豌豆淀粉基炭黑混合的鉛碳電池負極用鉛粉。本發明所述的鉛碳電池負極用鉛粉，實現了鉛粉與炭黑高效的機械結合，同時炭黑在鉛粉中混合均勻，該方法不但簡化了含碳材料負極的制備工藝，而且明顯提高了鉛碳電池的析氫性能和功率特性，有效抑制了負極的硫酸鹽化。

技術領域

本發明屬于鉛酸蓄電池技術領域，具體涉及一種鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法。

背景技術

鉛酸蓄電池作為一種傳統的二次化學電源，在儲能，動力，起停等諸多應用領域正在不斷被鋰離子電池和燃料電池等新興化學電源擠占。特別是隨著鋰離子電池每安時制造成本的進一步壓縮以及人們的認識問題，鉛酸電池似乎逐步喪失其固有的價格優勢，且進一步凸顯了鋰離子電池不斷提高的性價比。但在系統比較和分析不同電池的全壽命過程的實際使用中，鉛酸蓄電池卻表現出了明顯的優勢，特別是鉛碳電池技術結合了電容的高功率特性，進一步提升了鉛酸電池的市場競爭力和生命力，拓寬了鉛酸電池的使用領域。鉛碳負極作為鉛碳電池的核心功能性部件，一直是行業的研究熱點和難點。其中包括炭材料種類的選擇，鉛粉與炭材料的結合等問題成為鉛碳電池性能提升和商業化普及的瓶頸。

炭材料種類繁多，主要包括粒狀炭黑，片狀石墨，多孔活性炭等傳統炭材料，還包括石墨烯，富勒烯，碳納米管，碳纖維等新型炭材料。但上述新型炭材料制備難度大，成本高，距離商業化的進程較遠。在炭黑的前驅體中，玉米淀粉基炭黑來源豐富，但原生態顆粒較大，團聚體結構較短，在提高電池活性物質導電性，抑制硫酸鉛重結晶的作用偏差；化石原料技術成熟，但雜質較多，提純成本高，且不利于資源的可持續發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法，采用團聚體結構鏈長，且原生態粒子尺寸較小的豌豆淀粉，解決了活性物質導電性低，負極硫酸鹽化的問題；通過官能團修飾解決了炭材料的親水和析氫問題；通過將炭黑與鉛粒一起加入到鉛粉機中混合制備，解決了傳統鉛粉與炭黑的混合不均勻問題。

本發明所述的鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法，將官能團修飾后的炭黑與鉛粒一起加入到鉛粉機的滾筒中混合后，與氧氣進行氧化，通過相互之間的摩擦過程實現炭材料與鉛粉的高效結合，制備得到鉛粉。

炭黑優選為豌豆淀粉基炭黑，制備方法如下：

將過40目的豌豆淀粉在220-300℃中反應5-8h，優選6h，反應期間多次取出進行攪拌研磨，反應完畢后粉碎研磨過200目篩。

優選地，所述的鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法，制備過程為：豌豆淀粉基炭黑粉末制備→官能團修飾→水洗干燥→研磨→和鉛粒一起加入鉛粉機滾筒中→旋轉攪拌→鼓風篩選→鉛碳電池負極用鉛粉。

所述的官能團修飾為：將炭黑在50％硫酸中浸泡20-40h(優選24h)，然后在40℃的5％雙氧水中超聲20-40min(優選30min)后采用去離子水徹底水洗，80℃干燥后，再在2mol/L氨水中浸泡1-3h(優選2h)，期間通入H₂(30mL/min)，采用去離子水徹底水洗，80℃干燥2h后，修飾完成。

進一步優選地，所述的鉛碳電池負極用鉛粉的制備方法，其特征在于：官能團修飾好的豌豆淀粉基炭黑顆粒加入速度為80-240g/min，鉛粒的加入速度為8kg/min，將二者均勻緩慢加入到島津式鉛粉機的加鉛口處，進入到鉛粉機的滾筒中，旋轉攪拌后，將制備的鉛粉負壓抽出，收集過100目篩的粉料，即得鉛碳電池負極用鉛粉。

采用的鉛粒為電解鉛，純度≥99.99％，優選為長方體，尺寸為5mm×8mm×15mm。

本發明采用的豌豆淀粉基炭黑，團聚體鏈較長，可以有效提高活性物質間的電子連接，提高電極的導電性，同時該物質原生態顆粒小，可以起到隔離硫酸鉛晶體，阻止重結晶，抑制硫酸鹽化的作用。