本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏及其制備方法，所述鉛膏由下列重量份配比的原料混合而成：鉛粉100；氣相生長(zhǎng)碳纖維0.01-2；高比表面炭黑0.01-2；活性炭0.01-5；析氫抑制劑0.01-2；硫酸鋇0.3-2；木質(zhì)素磺酸鈉0-1.2；腐植酸0.5-2；短纖維0.05-0.1；水5-20；硫酸4-15（密度為1.2-1.40g/ml）。本發(fā)明專利技術(shù)由于加入了氣相生長(zhǎng)碳纖維，使鉛炭負(fù)極鉛膏保持穩(wěn)定的孔隙和良好的活性界面，使炭材料的高導(dǎo)電特性和高電容特性得以充分發(fā)揮。本發(fā)明專利技術(shù)提供的鉛炭混合負(fù)極鉛膏的制備方法采用浸潤(rùn)炭材料在先，混合鉛粉和炭粉在后的方式，可以更好的實(shí)現(xiàn)炭的均勻分散。采用本發(fā)明專利技術(shù)的鉛炭混合負(fù)極鉛膏制作的鉛炭超級(jí)電池，可顯著提高充電接受能力和HRPSoC循環(huán)壽命。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鉛酸蓄電池
，具體涉及鉛酸蓄電池的負(fù)極鉛膏，尤其是鉛炭混合負(fù)極鉛膏及其制備方法。
技術(shù)介紹
鉛酸電池經(jīng)歷了 150多年的發(fā)展，具有原材料來(lái)源豐富、安全可靠性好、性價(jià)比高、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，在二次電源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。隨著新型儲(chǔ)能和動(dòng)力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)鉛酸電池的能量密度、功率密度以及循環(huán)壽命也提出了更高的要求。特別是在混合動(dòng)力汽車以及間歇性新能源存儲(chǔ)應(yīng)用中，要求二次電池能夠在部分荷電狀態(tài)大電流充放電(HRPSoC)工況下具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。傳統(tǒng)鉛酸電池在這種工況下，負(fù)極表面極易形成粗大的“惰性”硫酸鉛晶體，在隨后的充電過(guò)程中，不能可逆的轉(zhuǎn)化為鉛，從而導(dǎo)致電池的充電接受能力下降，惡化電池循環(huán)性能。 中國(guó)專利200910212792. 8公開(kāi)了一種含有活性炭負(fù)極的鉛炭超級(jí)電池，該超級(jí)電池的負(fù)極由活性炭負(fù)極與鉛負(fù)極內(nèi)部并聯(lián)構(gòu)成(“內(nèi)并”)。與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比，該超級(jí)電池具有更高的比功率和更長(zhǎng)的使用壽命。但是，由于電池內(nèi)部需要并聯(lián)一個(gè)活性炭負(fù)極，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且制作工序繁多，成本較高。直接在鉛酸電池的負(fù)極鉛膏中引入高比表面積的炭材料(“內(nèi)混”)，也可以有效抑制表面硫酸鹽化，同時(shí)又能簡(jiǎn)化電池結(jié)構(gòu)，降低成本。中國(guó)專利200910227199. O公開(kāi)了一種鉛炭負(fù)極板，包括鉛、高比表面炭和其他添加劑，炭添加劑的比表面積在1000-3000m2/g之間。但是，由于高比表面積炭材料的表面活性非常高，極易發(fā)生團(tuán)聚，混入鉛膏后，活性表面大大減少，影響其電容特性的發(fā)揮。此外，由于鉛粉和炭材料的巨大的表面性質(zhì)差異，使炭材料難以與鉛粉均勻混合，最終造成鉛膏與極板結(jié)合力下降，降低極板強(qiáng)度。因此，需要解決鉛炭負(fù)極鉛膏中炭的分散問(wèn)題，增大炭的活性表面，真正發(fā)揮炭的高導(dǎo)電和高電容特性，并防止鉛膏脫落，提高電池的使用性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的在于針對(duì)鉛炭負(fù)極中高比表面積炭材料易團(tuán)聚、難分散的問(wèn)題，提供一種新型的鉛炭混合負(fù)極鉛膏，這種鉛炭混合負(fù)極鉛膏中炭材料與鉛粉相容性好，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻分散，并保留大量的活性表面。為此，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案—種鉛炭混合負(fù)極鉛膏，其特征在于由下列重量份配比的原料混合而成鉛粉100份；氣相生長(zhǎng)碳纖維O. 01-2份；炭黑O. 01-2份；活性炭O. 01-5份；析氫抑制劑O. 01-2份；硫酸鋇O. 3-2份；木質(zhì)素磺酸鈉0-1. 2份；腐植酸O. 5-2份；短纖維O. 05-0. I份；水5-20份；密度為I. 2-1. 4g/ml的硫酸4-15份。在采用上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為50-200nm，長(zhǎng)度為5_20m，比表面積為 10-20m2/g。鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的高比表面炭黑的比表面積為1000-1800m2/g,吸油值為150-200。鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的活性炭的比表面積為1000-3000m2/g,粒徑為l_100m,在I.304g/ml硫酸中比電容大于150F/g。鉛炭混合負(fù)極鉛膏中的析氫抑制劑為鉛、鈦、鋅、鋇、銻、鎘、銀、汞、鉍、鈰的氧化物、氫氧化物和硫酸鹽中的一種或幾種。所述的短纖維一般可采用滌綸和晴綸之中的至少一種，纖維長(zhǎng)度一般在廣40_本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏的制備方法。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下，它包括以下步驟(I)、按所述的重量配比，將氣相生長(zhǎng)碳纖維、炭黑和活性炭稱量倒入第一容器中，加入1-4份水，混合，使水完全濕潤(rùn)并浸透炭材料；按所述的重量配比，將鉛粉、析氫抑制劑、硫酸鋇、木質(zhì)素磺酸鈉、腐植酸和短纖維稱量，倒入第二容器中，攪拌，使各組分充分混合；(2)、將第一容器內(nèi)的炭混合物倒入第二容器內(nèi)，繼續(xù)攪拌，使各組分充分混合；(3)、按上述的重量配比，將剩余的水和硫酸緩慢加入步驟(2)的容器中，繼續(xù)攪拌，使各組分充分混合制成鉛膏，控制鉛膏視密度在3. 8-4. 5g/ml。本專利技術(shù)所提供的鉛膏，采用傳統(tǒng)的鉛酸電池涂板設(shè)備，就可以將其涂覆到負(fù)極板柵上，經(jīng)固化后制得的極板，具有良好的外觀和優(yōu)異的電化學(xué)性能。本專利技術(shù)所提供的鉛膏中，高比表面積炭黑的主要作用是引入大的活性表面，提高鉛膏導(dǎo)電性，減小負(fù)極極化，尤其是大電流充放電時(shí)的電極極化。本專利技術(shù)所提供的鉛膏中，氣相生長(zhǎng)碳纖維的主要作用是支撐鉛膏內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由于炭黑顆粒的表面活性高，極易發(fā)生團(tuán)聚，或吸附在活性炭顆粒的表面上，使鉛膏中炭的活性表面急劇減小，本專利技術(shù)添加的氣相生長(zhǎng)碳纖維不同于常規(guī)的碳纖維，其直徑小(僅50-200nm)，長(zhǎng)度適中(5-20m)，可以良好的分散在細(xì)小的炭黑顆粒之間，防止其發(fā)生團(tuán)聚或大量吸附在活性炭顆粒的表面，使鉛炭負(fù)極鉛膏保持穩(wěn)定的孔隙和良好的活性界面，使炭材料的高導(dǎo)電特性和高電容特性得以充分發(fā)揮，有效抑制HRPSoC工況下負(fù)極板表面形成粗大致密的“惰性”硫酸鉛，提高電池的使用壽命。本專利技術(shù)提供的鉛炭混合負(fù)極鉛膏的制備方法采用先浸潤(rùn)炭材料，然后與鉛粉混合的方式，與傳統(tǒng)鉛酸電池鉛膏干混的方式相比，可以更好的實(shí)現(xiàn)炭的均勻分散。采用本專利技術(shù)的鉛炭混合負(fù)極鉛膏制作成電池，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)■ 與“內(nèi)并”式的鉛炭超級(jí)電池相比，仍采用傳統(tǒng)鉛酸電池的制造工序，簡(jiǎn)化了電池結(jié)構(gòu)，降低了制造成本；與現(xiàn)有“內(nèi)混”式的鉛炭超級(jí)電池相比，負(fù)極鉛膏中炭的分散性更好，炭的電容特性更容易發(fā)揮，極板的導(dǎo)電性更好，極板強(qiáng)度也更高；電池具有更好的大電流充放電能力、更好的循環(huán)性能以及更好的低溫性能。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I :稱量負(fù)極鉛膏所需的原料，按重量份分別稱量鉛粉100份；氣相生長(zhǎng)碳纖維I份；炭黑O. 5份；活性炭2份；析氫抑制劑O. 5份；硫酸鋇I. 4份；木質(zhì)素磺酸鈉O. 5份；腐植酸O. 5份；短纖維O. I份；7jC 15份；硫酸8份。上述原料中，氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為lOOnm，長(zhǎng)度為20m，比表面積為10_15m2/g。上述原料中，高比表面炭黑的比表面積為1200_1400m2/g，吸油值為180。上述原料中，活性炭的比表面積為2000-2200m2/g，粒徑為40_60m，在I. 304g/ml硫酸中比電容為200F/g。上述原料中，析氫抑制劑為氧化銻和氧化鉍的混合物，兩者的重量比為1:1。 鉛膏制備按下列步驟進(jìn)行(I)、將氣相生長(zhǎng)碳纖維、高比表面積炭黑和活性炭稱量倒入容器中，加入I份水，混合IOmin,使水完全濕潤(rùn)并浸透炭材料(2)、將鉛粉、析氫抑制劑和其他添加劑稱量，倒入另一個(gè)容器中，攪拌5min，使各組分充分混合；(3)、將步驟(I)容器內(nèi)的炭混合物倒入步驟(2)的容器內(nèi)，繼續(xù)攪拌5min，使各組分充分混合；(4)、按上述的重量配比，將剩余的水和硫酸緩慢加入步驟(3)的容器中，繼續(xù)攪拌20分鐘，適當(dāng)調(diào)整水和硫酸的用量，控制鉛膏視密度在4. 0-4. 2g/ml。實(shí)施例2 稱量負(fù)極鉛膏所需的原料，按重量份分別稱量鉛粉100份；氣相生長(zhǎng)碳纖維O. 8份；高比表面炭黑O. 3份；活性炭I份；析氫抑制劑O. 2份；硫酸鋇I份；木質(zhì)素磺酸鈉O. 4份；腐植酸O. 5份；短纖維O. I份冰15份；硫酸8份。上述原料中，氣相生長(zhǎng)碳纖維的直徑為150nm，長(zhǎng)度為10m，比表面積為1本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鉛炭混合負(fù)極鉛膏，其特征在于由下列重量份配比的原料混合而成：鉛粉100份；氣相生長(zhǎng)碳纖維0.01？2份；炭黑0.01？2份；活性炭0.01？5份；析氫抑制劑0.01？2份；硫酸鋇0.3？2份；木質(zhì)素磺酸鈉0？1.2份；腐植酸0.5？2份；短纖維0.05？0.1份；水5？20份；密度為1.2？1.4g/ml的硫酸4？15份。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳建，相佳媛，丁平，孔德帥，吳賢章，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，杭州南都電池有限公司，杭州南都能源科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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