CN105845940B - 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用 - Google Patents

铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105845940B
CN105845940B CN201610253585.7A CN201610253585A CN105845940B CN 105845940 B CN105845940 B CN 105845940B CN 201610253585 A CN201610253585 A CN 201610253585A CN 105845940 B CN105845940 B CN 105845940B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
acid accumulator
nano tube
carbon nanotube
dispersion liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610253585.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105845940A (zh
Inventor
吴秋菊
柯娃
吴亮
石沫
戴贵平
吴梦馨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chaowei Power Group Co Ltd
Original Assignee
Chaowei Power Supply Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chaowei Power Supply Co Ltd filed Critical Chaowei Power Supply Co Ltd
Priority to CN201610253585.7A priority Critical patent/CN105845940B/zh
Publication of CN105845940A publication Critical patent/CN105845940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105845940B publication Critical patent/CN105845940B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624—Electric conductive fillers
    • H01M4/625—Carbon or graphite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液，所述铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液由以下质量百分比的组分组成：0.5~10%预处理的碳纳米管，0.5~6%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水。本发明选择萘磺酸盐甲醛缩聚物作为分散剂，通过萘磺酸盐甲醛缩聚物吸附在预处理的碳纳米管表面形成双电层，产生静电排斥和空间位阻双重作用，相对于乳化分散，能大大提高预处理的碳纳米管的分散稳定性，且不影响电池性能。本发明还提供了一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液制备方法，工艺步骤简单，对设备无特殊要求，易于实施，生产成本低廉，适合大规模推广应用。

Description

铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池添加剂，尤其是涉及一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用。
背景技术
由于铅酸蓄电池性能稳定、成本低等优点，仍然是目前应用最广泛的可再充电能量存储系统。
为了满足电池在爬坡加速、启动以及再生制动过程中的动力需求以及高倍率放电情况下的高循环寿命需求，提高铅酸蓄电池高倍率充放电性能和使用寿命成为当务之急。
在电池活性物质中添加炭材料能够提高电池的充电接受能力和高循环稳定性；抑制PbSO4的持续增长和失活，提高活性物质的分散及利用率；能够减缓硫酸盐化的趋势，提高高倍率放电下电池的循环寿命。碳纳米管因其纳米级的颗粒、优良的一维导电性、高活性比表面积、独特的力学性能和电化学特性等，是铅酸蓄电池炭添加剂中的最佳选择之一。
例如，申请公布号CN 105161770 A，申请公布日2015.12.16的中国专利公开了一种铅酸蓄电池铅膏添加剂，所述铅酸蓄电池铅膏添加剂由以下质量百分含量的组分组成 ：0.5~5% 预处理的一维纳米碳材料，0.5~6% 分散剂，余量为去离子水，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮或聚丙烯酸。该添加剂中的分散剂均为表面活性剂，其是通过乳化作用而使预处理的一维纳米碳材料分散，而当预处理的一维纳米碳材料的相互靠近时，极易因预处理的一维纳米碳材料之间的吸引力而发生聚集，分散稳定性较差。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的铅酸蓄电池铅膏添加剂分散稳定性差的问题，提供了一种配方合理科学，对电池性能无任何影响，成本低，分散稳定性好的铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液。
本发明还提供了一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液制备方法，工艺步骤简单，对设备无特殊要求，易于实施，生产成本低廉，适合大规模推广应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液，，所述铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液由以下质量百分比的组分组成：0.5~10%预处理的碳纳米管，0.5~6%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水，所述萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na。本发明选择萘磺酸盐甲醛缩聚物作为分散剂，在水中离解产生电荷，当萘磺酸盐甲醛缩聚物在预处理的碳纳米管颗粒表面的吸附达到饱和时，吸附层萘磺酸盐甲醛缩聚物的分子数不再变化，再增加萘磺酸盐甲醛缩聚物的质量分数，剩余的分子分布在扩散层中，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子中的反离子将进入吸附层，压缩双电层，使颗粒表面的ζ电位下降。萘磺酸盐甲醛缩聚物在预处理的碳纳米管界面上吸附，使预处理的碳纳米管界面带电，并产生ζ电位，分散的预处理的碳纳米管颗粒相互靠近时，由于双电层的静电排斥而分离，从而维持其分散稳定性。本发明中通过萘磺酸盐甲醛缩聚物吸附在预处理的碳纳米管表面形成双电层，具有静电排斥和空间位阻双重作用，从而能长久并有效维持预处理的碳纳米管的分散稳定性。
一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液制备方法，包括以下步骤：
（1）制备预处理的碳纳米管：将碳纳米管浸没于质量百分比浓度为70~75%硝酸或95~98%硫酸中，于20~90℃条件下超声处理 1~72h，过滤后用相继用去离子水、氢氧化钠或氢氧化铵溶液、去离子水洗涤至 pH 呈中性，即得预处理的碳纳米管，待用。
（2）超声分散：将萘磺酸盐甲醛缩聚物按上述比例加入去离子水中分散均匀后，加入预处理的碳纳米管后超声分散即可。
作为优选，所述碳纳米管为单层或多层碳管，直径小于100 nm，长度为0.1~50µm。
一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液在铅酸蓄电池中的应用。本发明的铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液可作为铅酸蓄电池正极活性物质添加剂或铅酸蓄电池负极活性物质添加剂按所需量添加即可。
因此，本发明具有的有益效果是：
（1）本发明选择萘磺酸盐甲醛缩聚物作为分散剂，通过萘磺酸盐甲醛缩聚物吸附在预处理的碳纳米管表面形成双电层，产生静电排斥和空间位阻双重作用，相对于乳化分散，能大大提高预处理的碳纳米管的分散稳定性，且不影响电池性能；
（2）提供了一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液制备方法，工艺步骤简单，对设备无特殊要求，易于实施，生产成本低廉，适合大规模推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有百分比均为重量单位，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1
（1）制备预处理的碳纳米管：将碳纳米管浸没于质量百分比浓度为70%硝酸中，于20℃条件下超声处理 1h，过滤后用相继用去离子水、氢氧化钠溶液、去离子水洗涤至 pH呈中性，即得预处理的碳纳米管，待用，其中碳纳米管为单层或多层碳管，直径小于100 nm，长度为0.1µm，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na；
（2）超声分散：按0.5%预处理的碳纳米管，0.5%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水的质量百分含量配比称取各组分后，将萘磺酸盐甲醛缩聚物加入去离子水中分散均匀后，加入预处理的碳纳米管后超声分散即可，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na。
实施例2
（1）制备预处理的碳纳米管：将碳纳米管浸没于质量百分比浓度为75%硝酸中，于90℃条件下超声处理 72h，过滤后用相继用去离子水、氢氧化钠或氢氧化铵溶液、去离子水洗涤至 pH 呈中性，即得预处理的碳纳米管，待用，其中碳纳米管为单层或多层碳管，直径小于100 nm，长度为50µm，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na；
（2）超声分散：按10%预处理的碳纳米管，6%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水的质量百分含量配比称取各组分后，将萘磺酸盐甲醛缩聚物加入去离子水中分散均匀后，加入预处理的碳纳米管后超声分散即可，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na。
实施例3
（1）制备预处理的碳纳米管：将碳纳米管浸没于质量百分比浓度为95%硫酸中，于70℃条件下超声处理50h，过滤后用相继用去离子水、氢氧化钠或氢氧化铵溶液、去离子水洗涤至 pH 呈中性，即得预处理的碳纳米管，待用，其中碳纳米管为单层或多层碳管，直径小于100 nm，长度为10µm，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na；
（2）超声分散：按7%预处理的碳纳米管，5%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水的质量百分含量配比称取各组分后，将萘磺酸盐甲醛缩聚物加入去离子水中分散均匀后，加入预处理的碳纳米管后超声分散即可，萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na。
本发明的萘磺酸盐甲醛缩聚物能吸附在预处理的碳纳米管表面形成双电层，产生静电排斥和空间位阻双重作用，相对于乳化分散，能大大提高预处理的碳纳米管的分散稳定性，且不影响电池性能，适合推广应用。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液由以下质量百分比的组分组成：0.5~10%预处理的碳纳米管，0.5~6%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水，所述萘磺酸盐甲醛缩聚物分子式如下：
，
其中，M=Na；
所述的铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液制备方法包括以下步骤：
（1）制备预处理的碳纳米管：将碳纳米管浸没于质量百分比浓度为70~75%硝酸或95~98%硫酸中，于20~90℃条件下超声处理 1~72h，过滤后用相继用去离子水、氢氧化钠或氢氧化铵溶液、去离子水洗涤至 pH 呈中性，即得预处理的碳纳米管，待用；
（2）超声分散：将萘磺酸盐甲醛缩聚物按质量百分数0.5~10%预处理的碳纳米管，0.5~6%萘磺酸盐甲醛缩聚物，余量为去离子水的比例加入去离子水中分散均匀后，加入预处理的碳纳米管后超声分散即可。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液，其特征在于，所述碳纳米管为单层或多层碳管，直径小于100 nm，长度为0.1~50µm。
3.一种如权利要求1所述的铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液在铅酸蓄电池中的应用。
CN201610253585.7A 2016-04-22 2016-04-22 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用 Active CN105845940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610253585.7A CN105845940B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610253585.7A CN105845940B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105845940A CN105845940A (zh) 2016-08-10
CN105845940B true CN105845940B (zh) 2019-02-15

Family

ID=56588711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610253585.7A Active CN105845940B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105845940B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106410190A (zh) * 2016-11-16 2017-02-15 双登集团股份有限公司 一种铅酸蓄电池正极铅膏制作方法
CN106920935B (zh) * 2017-03-22 2019-04-26 超威电源有限公司 一种π型-共轭氧化还原聚合物改性的铅蓄电池及其制备方法
CN109638288A (zh) * 2018-12-06 2019-04-16 深圳市国创珈伟石墨烯科技有限公司 一种稳定碳纳米管导电浆料粘度的方法
CN112968149B (zh) * 2019-12-13 2022-03-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种带有剩余离子的电极的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103765642A (zh) * 2011-06-23 2014-04-30 分子钢筋设计有限责任公司 包含离散的碳纳米管的铅酸电池制剂
CN105161770A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池铅膏添加剂及其制备方法、应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY187574A (en) * 2014-06-17 2021-09-30 Ocv Intellectual Capital Llc Anti-sulphation pasting mats for lead-acid batteries

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103765642A (zh) * 2011-06-23 2014-04-30 分子钢筋设计有限责任公司 包含离散的碳纳米管的铅酸电池制剂
CN105161770A (zh) * 2015-08-18 2015-12-16 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池铅膏添加剂及其制备方法、应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN105845940A (zh) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105845940B (zh) 铅酸蓄电池用水性碳纳米管分散液及其制备方法、应用
CN104157840B (zh) 一种锂离子电池用石墨烯包覆二氧化硅纳米管复合负极材料的制备方法
CN103578788B (zh) 一种含有带电荷导电纳米颗粒的多孔碳复合电极及其制备和应用
CN104009205B (zh) 一种中空石墨烯球及其制备方法和用途
CN104934610B (zh) 一种锂离子电池用自支撑柔性复合电极材料制备方法
WO2016107564A1 (zh) 一种高倍率性能锂硫电池的复合正极材料及制备方法
CN109148903A (zh) 3d海胆球状碳基镍钴双金属氧化物复合材料的制备方法
CN108493400B (zh) 一种高电压正极片及其制备方法
CN107611364B (zh) 一种聚酰亚胺/石墨烯柔性复合材料及其制备方法和应用
CN104538647A (zh) 一种锂空气电池催化剂及其制备方法
CN105161770A (zh) 一种铅酸蓄电池铅膏添加剂及其制备方法、应用
CN105261487B (zh) 用于超级电容器电极的核壳多孔纳米碳材料的制备方法
CN110048094A (zh) 一种用于液相锌离子电池的自支撑复合薄膜及其制备方法
CN108987688A (zh) 一种碳基复合材料、制备方法及钠离子电池
CN108598601A (zh) 可防水的高性能纤维状Zn-Co水系电池及其制备方法
CN109980184A (zh) 一种超级铅酸蓄电池用双石墨烯负极板的制备方法
CN103413946B (zh) 一种铅酸蓄电池负极铅膏配方
CN107425191A (zh) 用于锂硫电池正极的介孔氧化硅/硫碳复合物及其制备方法
CN106207131A (zh) 蓄电池用石墨烯/β‑PbO2纳米复合材料的制备方法
Ren et al. Electrospinning-derived functional carbon-based materials for energy conversion and storage
CN108878888A (zh) 一种锂离子电池正极极片
CN1230929C (zh) 添加纳米碳质材料的铅酸蓄电池及其制备方法
CN108598367B (zh) 一种高电压负极片及其制备方法、一种高电压锂电池
CN111162277A (zh) 一种石墨烯复合导电剂及其制备方法
KR20140148016A (ko) 수처리용 복합전극 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 313100 Zhejiang city of Huzhou province Changxing County pheasant emerging urban industrial park

Patentee after: Chaowei Power Group Co., Ltd

Address before: 313100 Zhejiang city of Huzhou province Changxing County pheasant emerging urban industrial park

Patentee before: Chilwee Power Supply Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder