CN103384004B - 蓄电池负极配方及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及蓄电池负极配方及其制备工艺。本发明提供的蓄电池负极配方，配方中提高了膨胀剂的含量并优化了各物质间的配比，提高负极充电活性并降低了充电极化，提高了充电接受能力和充电效率；而且可以避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命；蓄电池负极配方的制备工艺，蓄电池负极配方制备工艺中对部分材料进行了预处理和预混合，使各物质混合均匀，提高了蓄电池负极配方的质量，由于各物质混合均匀，避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及蓄电池负极配方及其制备工艺。
背景技术
蓄电池作为一种电源设备，由于可以反复充电、放电而在生活中得到广泛应用，尤其是混合动力汽车的普及，使蓄电池应用更加广泛，同时也对蓄电池的性能提出了更高的要求。
充电接受能力是蓄电池的一个重要指标，它直观地反映蓄电池对充入电量的接受程度，蓄电池的充电接受能力对蓄电池的使用寿命有较大的影响，现有技术的蓄电池电池充电接受能力低，电池循环寿命不理想，已不能满足现实生活中对蓄电池性能的要求。
发明内容
本发明提供的蓄电池负极配，旨在克服现有技术中蓄电池充电接受能力低，循环寿命短的不足。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：蓄电池负极配方，包括铅粉、重量为铅粉重量7%～9%浓度为98.3%的硫酸、重量为铅粉重量13～15%的去离子水、重量为铅粉重量0.05%～0.1%的聚丙烯腈纤维、重量为铅粉重量0.8～2.4%的膨胀剂和重量为铅粉重量1.1～55%的复合碳材料；
所述膨胀剂的配方为：重量为铅粉重量0.1%～0.5%的木素磺酸钠，重量为铅粉重量0.2%～0.4%的腐植酸，重量为铅粉重量0.5%～1.5%的硫酸钡；
所述复合碳材料的配方为：重量为铅粉重量0.5%～15%的活性碳、重量为铅粉重量0.1%～10%的碳纳米管、重量为铅粉重量0.5%～30%的导电剂。
作为优选，所述活性碳的原材料为椰壳或石油焦或树脂中的一种，由于椰壳或石油焦或树脂这几种物质具有较好的性能，提高了蓄电池的使用性能。
作为优选，所述硫酸钡为超细硫酸钡，超细硫酸钡具有更好的化学性能，进一步提高了蓄电池的使用性能。
作为优选，活性碳的法拉第比电容>120F/g，比表面积>1500m2/g，平均孔径>5μm，振实密度>0.4g/cm3这个指标有利于提高蓄电池的使用性能，进一步提高了蓄电的充电接受能力。
作为优选，碳纳米管外径<15nm，比表面积>230m2/g，电导率>100s·cm-1，进一步提高了蓄电池的充电接受能力。
作为优选，所述导电剂为超导碳、石墨乳、乙炔黑、导电碳黑、石墨烯中的一种，超导碳、石墨乳、乙炔黑、导电碳黑、石墨烯容易制得，降低了蓄电池的制造成本。
作为优选，所述导电剂为超导碳、石墨乳、乙炔黑、导电碳黑、石墨烯中的两种或两种以上物质的混合物，各物质间的配比为1:1，超导碳、石墨乳、乙炔黑、导电碳黑、石墨烯混合物具有更好的性能，在降低蓄电池制造成本的同时提高了蓄电池的充电接受能力。
一种上述蓄电池负极配方的制备工艺，依次包括以下步骤，
a、将复合碳材料前处理，用去离子水对复合碳材料中的一种或多种物质进行润湿，去离子水与复合碳材料的重量比为3～8:1，在超声波清洗仪中震荡1～3小时；
b、将a步骤中制得的物质与有机溶剂在搅拌装置中均匀混合，有机溶剂与碳材料总重量比为1～4:1，所述有机溶剂为乙醇和水的体积比为2～3:1的混合物；
c、将铅粉、去离子水、聚丙烯腈纤维与膨胀剂在搅拌装置中均匀混合；
d、再将c步骤中制得的物质与去离子水和硫酸在和膏机中均匀混合；
e、在d步骤搅拌结束1小时以内，加入b步骤中制得的物质在和膏机中搅拌20分钟～3小时；
f、铅膏温度低于50℃时停机检测，视比重在4.1～4.3g/cm3和针入度在21～22环时即可涂板。
作为优选，所述搅拌装置为行星式球磨机或剪切乳化机，行星式球磨机或剪切乳化机具有良好的搅拌性能，使各物质之间混合更加均匀，提高了混合质量。
作为优选，所述b步骤、c步骤、d步骤中的混合时间为1～3小时，各物质混合均匀，进一步提高了混合质量。
本发明提供的蓄电池负极配方，具有如下优点：配方中提高了膨胀剂的含量并优化了各物质间的配比，提高负极充电活性并降低了充电极化，提高了充电接受能力和充电效率；而且可以避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
上述蓄电池负极配方制备工艺，具有如下优点：蓄电池负极配方制备工艺中对部分材料进行了预处理和预混合，使各物质混合均匀，提高了蓄电池负极配方的质量，由于各物质混合均匀，避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
具体实施方式
实施例一
蓄电池负极配方，包括铅粉、重量为铅粉重量7%浓度为98.3%的硫酸、重量为铅粉重量13%的去离子水、重量为铅粉重量0.05%的聚丙烯腈纤维、重量为铅粉重量0.8%的膨胀剂和重量为铅粉重量1.1%的复合碳材料；
膨胀剂的配方为：重量为铅粉重量0.1%的木素磺酸钠，重量为铅粉重量0.2%的腐植酸，重量为铅粉重量0.5%的硫酸钡；
所述复合碳材料的配方为：重量为铅粉重量0.5%的活性碳、重量为铅粉重量0.1%的碳纳米管、重量为铅粉重量0.5%的导电剂。
上述配方中的活性碳的原材料为椰壳；硫酸钡为超细硫酸钡；活性碳的法拉第比电容>120F/g，比表面积>1500m2/g，平均孔径>5μm，振实密度>0.4g/cm3；碳纳米管外径<15nm，比表面积>230m2/g，电导率>100s·cm-1，导电剂为超导碳。
蓄电池负极配方的制备工艺，依次包括以下步骤，
a、将复合碳材料前处理，用去离子水对复合碳材料中的一种或多种物质进行润湿，去离子水与复合碳材料的重量比为3:1，在超声波清洗仪中震荡1小时；
b、将a步骤中制得的物质与有机溶剂在剪切乳化机中均匀混合，混合时间为1小时，有机溶剂与碳材料总重量比为1:1，有机溶剂为乙醇和水的体积比为3:1的混合物；
c、将铅粉、去离子水、聚丙烯腈纤维与膨胀剂在剪切乳化机中均匀混合，混合时间为1小时；
d、再将c步骤中制得的物质与去离子水和硫酸在和膏机中均匀混合，混合时间为1小时；
e、在d步骤搅拌结束1小时以内，加入b步骤中制得的物质在和膏机中搅拌20分钟至3小时；
f、铅膏温度低于50℃时停机检测，视比重为4.1g/cm3和针入度为21环，可涂板。
通过上述的蓄电池负极配方及其制备工艺制得的蓄电池负极铅膏，具有如下优点：配方中提高了膨胀剂的含量并优化了各物质间的配比，提高负极充电活性并降低了充电极化，提高了充电接受能力和充电效率，而且可以避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命；蓄电池负极配方制备工艺中对部分材料进行了预处理和预混合，使各物质混合均匀，提高了蓄电池负极配方的质量，由于各物质混合均匀，避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
实施例二
蓄电池负极配方，包括铅粉、重量为铅粉重量9%浓度为98.3%的硫酸、重量为铅粉重量15%的去离子水、重量为铅粉重量0.1%的聚丙烯腈纤维、重量为铅粉重量2.4%的膨胀剂和重量为铅粉重量55%的复合碳材料；
膨胀剂的配方为：重量为铅粉重量0.5%的木素磺酸钠，重量为铅粉重量0.4%的腐植酸，重量为铅粉重量1.5%的硫酸钡；
所述复合碳材料的配方为：重量为铅粉重量15%的活性碳、重量为铅粉重量10%的碳纳米管、重量为铅粉重量30%的导电剂。
上述配方中的活性碳的原材料为椰壳；硫酸钡为超细硫酸钡；活性碳的法拉第比电容>120F/g，比表面积>1500m2/g，平均孔径>5μm，振实密度>0.4g/cm3；碳纳米管外径<15nm，比表面积>230m2/g，电导率>100s·cm-1，导电剂为超导碳:石墨乳:乙炔黑:导电碳黑:石墨烯按质量比为1:1:1:1:1的混合物。
蓄电池负极配方的制备工艺，依次包括以下步骤，
a、将复合碳材料前处理，用去离子水对复合碳材料中的一种或多种物质进行润湿，去离子水与复合碳材料的重量比为8:1，在超声波清洗仪中震荡3小时；
b、将a步骤中制得的物质与有机溶剂在行星式球磨机中均匀混合，混合时间为3小时，有机溶剂与碳材料总重量比为4:1，有机溶剂为乙醇和水的体积比为2:1的混合物；
c、将铅粉、去离子水、聚丙烯腈纤维与膨胀剂在行星式球磨机中均匀混合，混合时间为3小时；
d、再将c步骤中制得的物质与去离子水和硫酸在和膏机中均匀混合，混合时间为3小时；
e、在d步骤搅拌结束1小时以内，加入b步骤中制得的物质在和膏机中搅拌3小时；
f、铅膏温度低于50℃时停机检测，视比重为4.3g/cm3和针入度为22环，可涂板。
通过上述的蓄电池负极配方及其制备工艺制得的蓄电池负极铅膏，具有如下优点：配方中提高了膨胀剂的含量并优化了各物质间的配比，提高负极充电活性并降低了充电极化，提高了充电接受能力和充电效率，而且可以避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命；蓄电池负极配方制备工艺中对部分材料进行了预处理和预混合，使各物质混合均匀，提高了蓄电池负极配方的质量，由于各物质混合均匀，避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
实施例三
蓄电池负极配方，包括铅粉、重量为铅粉重量8%浓度为98.3%的硫酸、重量为铅粉重量14%的去离子水、重量为铅粉重量0.08%的聚丙烯腈纤维、重量为铅粉重量2%的膨胀剂和重量为铅粉重量25%的复合碳材料；
膨胀剂的配方为：重量为铅粉重量0.3%的木素磺酸钠，重量为铅粉重量0.3%的腐植酸，重量为铅粉重量1%的硫酸钡；
复合碳材料的配方为：重量为铅粉重量10%的活性碳、重量为铅粉重量5%的碳纳米管、重量为铅粉重量15%的导电剂。
上述配方中的活性碳的原材料为椰壳；硫酸钡为超细硫酸钡；活性碳的法拉第比电容>120F/g，比表面积>1500m2/g，平均孔径>5μm，振实密度>0.4g/cm3；碳纳米管外径<15nm，比表面积>230m2/g，电导率>100s·cm-1，导电剂为超导碳:石墨乳按质量比为1:1的混合物。
蓄电池负极配方的制备工艺，依次包括以下步骤，
a、将复合碳材料前处理，用去离子水对复合碳材料中的一种或多种物质进行润湿，去离子水与复合碳材料的重量比为5:1，在超声波清洗仪中震荡2小时；
b、将a步骤中制得的物质与有机溶剂在剪切乳化机中均匀混合，混合时间为2小时，有机溶剂与碳材料总重量比为2:1，有机溶剂为乙醇和水的体积比为2:1的混合物；
c、将铅粉、去离子水、聚丙烯腈纤维与膨胀剂在剪切乳化机中均匀混合，混合时间为2小时；
d、再将c步骤中制得的物质与去离子水和硫酸在和膏机中均匀混合，混合时间为2小时；
e、在d步骤搅拌结束1小时以内，加入b步骤中制得的物质在和膏机中搅拌2小时；
f、铅膏温度低于50℃时停机检测，视比重为4.2g/cm3和针入度在22环，可涂板。
通过上述的蓄电池负极配方及其制备工艺制得的蓄电池负极铅膏，具有如下优点：配方中提高了膨胀剂的含量并优化了各物质间的配比，提高负极充电活性并降低了充电极化，提高了充电接受能力和充电效率，而且可以避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命；蓄电池负极配方制备工艺中对部分材料进行了预处理和预混合，使各物质混合均匀，提高了蓄电池负极配方的质量，由于各物质混合均匀，避免或减少了蓄电池在使用过程中出现极板裂纹及脱粉，延长了蓄电池的使用寿命。
以上仅为本发明的优选实施方式，旨在体现本发明的突出技术效果和优势，并非是对本发明的技术方案的限制。本领域技人员应当了解的是，一切基于本发明技术内容所做出的修改、变化或者替代技术特征，皆应涵盖于本发明所附权利要求主张的技术范畴内。
Claims (6)
1.蓄电池负极配方，其特征在于：包括铅粉、重量为铅粉重量7％～9％浓度为98.3％的硫酸、重量为铅粉重量13～15％的去离子水、重量为铅粉重量0.05％～0.1％的聚丙烯腈纤维、重量为铅粉重量0.8～2.4％的膨胀剂和重量为铅粉重量1.1～55％的复合碳材料；
所述膨胀剂的配方为：重量为铅粉重量0.1％～0.5％的木素磺酸钠，重量为铅粉重量0.2％～0.4％的腐植酸，重量为铅粉重量0.5％～1.5％的硫酸钡；
所述复合碳材料的配方为：重量为铅粉重量0.5％～15％的活性碳、重量为铅粉重量0.1％～10％的碳纳米管、重量为铅粉重量0.5％～30％的导电剂；活性碳的法拉第比电容>120F/g，比表面积>1500m2/g，平均孔径>5μm，振实密度>0.4g/cm3；
碳纳米管外径<15nm，比表面积>230m2/g，电导率>100s·cm-1。
2.根据权利要求1所述的蓄电池负极配方，其特征在于：所述活性碳的原材料为椰壳或石油焦或树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的蓄电池负极配方，其特征在于：所述硫酸钡为超细硫酸钡。
4.根据权利要求1所述的蓄电池负极配方，其特征在于：所述导电剂为超导碳、石墨乳、乙炔黑、导电碳黑、石墨烯中的一种。
5.一种如权利要求1所述的蓄电池负极配方的制备工艺，其特征在于：依次包括以下步骤，
a、将复合碳材料前处理，用去离子水对复合碳材料中的一种或多种物质进行润湿，去离子水与复合碳材料的重量比为3～8:1，在超声波清洗仪中震荡1～3小时；
b、将a步骤中制得的物质与有机溶剂在搅拌装置中均匀混合，有机溶剂与碳材料总重量比为1～4:1，所述有机溶剂为乙醇和水的体积比为2～3:1的混合物；
c、将铅粉、去离子水、聚丙烯腈纤维与膨胀剂在搅拌装置中均匀混合；
d、再将c步骤中制得的物质与去离子水和硫酸在和膏机中均匀混合；
e、在d步骤搅拌结束1小时以内，加入b步骤中制得的物质在和膏机中搅拌20分钟～3小时；
f、铅膏温度低于50℃时停机检测，视比重在4.1～4.3g/cm3和针入度在21～22环时即可涂板。
6.根据权利要求5所述的蓄电池负极配方制备工艺，其特征在于：所述搅拌装置为行星式球磨机或剪切乳化机。
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