CN102867993A - 一种正极添加TinO2n-1导电剂的铅酸电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电化学能源技术领域,具体涉及一种正极添加TinO2n-1导电剂的铅酸电池。在TinO2n-1导电剂中,10>n>3。这种TinO2n-1导电剂电导率高,在硫酸电解液中化学性质稳定,可有效提高铅酸电池正极板的电导率和二氧化铅活性物质的利用率。该TinO2n-1导电剂能提高铅酸电池的比能量、比功率和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及电化学能源技术领域,具体涉及一种正极添加TinO2n-1导电剂的铅酸电池。在TinO2n-1导电剂中,10>n>3。这种TinO2n-1导电剂电导率高,在硫酸电解液中化学性质稳定,可有效提高铅酸电池正极板的电导率和二氧化铅活性物质的利用率。该TinO2n-1导电剂能提高铅酸电池的比能量、比功率和循环性能。
现有技术
电动汽车(包括纯电动车和混合电动车HEV)无污染、使用成本低且有望调谐电网系统夜间的谷电,成为目前的研究热点和未来交通工具的发展趋势。铅酸电池因其原料资源丰富、价格低廉、制备、维护工艺成熟和安全性好等特点,在电动车上有较好的应用前景,但目前其比能量低、循环寿命短的缺点制约了其在电动车上的应用。
铅酸电池正极活性物质PbO2导电性较差,利用率低,需要在正极加入导电添加剂以提高铅酸电池的比能量。目前最常用的导电添加剂是石墨、炭黑等炭材料。这些炭材料导电率较高,但它们在硫酸中化学性质欠稳定,尤其在正极充电至较高电位时,炭材料会被氧化,产生二氧化碳造成导电剂流失,进而造成正极板活性物质疏松,掉粉、脱落等现象,导致电池寿命较差。
氧化亚钛又称为Magneli相氧化钛,是一系列分子式为TinO2n-1(一般10>n>4,当n>10时电导率较差)材料的总称,该类材料一般为多种氧化亚钛的混合物。Magneli相氧化钛均具有很好的化学稳定性,在4M H2SO4溶液中能稳定存在数年。将氧化亚钛电极在硫酸中进行循环伏安实验,其析氧电位高达2.7V(相对于Ag/AgCl电极),比石墨的析氧电位高出约0.8V。与二氧化钛相比,所有氧化亚钛材料均具有更高的电导率,一般与石墨材料相当,而Ti4O7的电导率更是高达1000s/cm,接近金属的电导率,是石墨电导率的数倍。
我们用含有高化学稳定性、高电导率的氧化亚钛添加剂的铅酸电池正极活性物质,可有效提高铅酸电池正极的电导率和二氧化铅的利用率,进而提高铅酸电池的比能量、比功率和循环性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高比能量、高比功率和长循环寿命的正极添加TinO2n-1导电剂的铅酸电池。
本发明提供的铅酸电池正极含有氧化亚钛导电剂,该导电剂分子式为TinO2n-1,且10>n>3,该导电剂是一种氧化亚钛或多种氧化亚钛的混合物,氧化亚钛导电剂在铅酸电池正极铅膏中的重量百分比为0.1~15%。
本发明提供的铅酸电池TinO2n-1导电剂以尺寸为0.01~10μm微粒的形式存在。
本发明提供的铅酸电池TinO2n-1导电剂以多孔颗粒的形式存在,多孔颗粒孔隙率为0.5~5.0cm3/g,粒径为0.1~300μm。
本发明提供的铅酸电池TinO2n-1导电剂,可使得加入该导电添加剂的铅蓄电池比能量达到300W/kg以上,比能量达到40Wh/kg,深度充放电循环寿命达到300次以上。
具体实施方式
实施例1
铅酸电池正极铅膏含有二氧化铅、木素磺酸钠、空心玻璃微球、合成纤维、碳黑、石墨和TinO2n-1导电剂,TinO2n-1导电剂为Ti4O7、Ti3O5和Ti5O9的混合物,电导率为55S/cm,TinO2n-1导电剂为颗粒状,粒径5~15μm,重量占正极铅膏的2%。用该铅酸电池正极铅膏制备出阀控铅酸电池,电池比功率达到300W/kg,比能量达到42Wh/kg,100%DOD(充放电深度)循环寿命达到325次,分别比没加TinO2n-1导电剂之前的电池提高了20%、20%和16%。
实施例2
铅酸电池正极铅膏含有二氧化铅、木素磺酸钠、空心玻璃微球、合成纤维、碳黑、石墨和TinO2n-1导电剂,TinO2n-1导电剂为Ti4O7、Ti6O11和Ti8O15的混合物,电导率为120S/cm,TinO2n-1导电剂为多孔颗粒状,粒径40~80μm,孔隙率为2cm3/g,重量占正极铅膏的6%。用该铅酸电池正极铅膏制备出阀控铅酸电池,比功率达到315W/kg,比能量达到47Wh/kg,100%DOD(充放电深度)循环寿命达到341次,分别比没加TinO2n-1导电剂之前的电池提高了26%、34%和36%。
Claims (2)
1.一种正极添加导电剂的铅酸电池,其特征在于该电池正极含有氧化亚钛导电剂,导电剂是一种氧化亚钛或多种氧化亚钛的混合物,氧化亚钛导电剂分子式为TinO2n-1,且10>n>3,氧化亚钛导电剂在铅酸电池正极铅膏中的重量百分比为O.1~15%。
2.根据权利要求1所述的铅酸电池,其特征在于氧化亚钛导电剂以尺寸为0.01~100μm微粒的形式存在或以多孔颗粒的形式存在,多孔颗粒孔隙率为0.5~5.0cm3/g,粒径为0.1~300μm。
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