CN107204436A - 制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，该方法按下列步骤步骤实施：A、活性炭用去离子水作净化处理，然后捞出滤掉水，接着低温烘干。B、将净化、烘干的活性炭投入到蓄有十二烷基苯磺酸钠溶液容器中，在施加超声波条件下作振荡水浴处理，然后捞出活性炭并滤掉十二烷基苯磺酸钠溶液，接着作低温烘干得到表面负载十二烷基苯磺酸钠的碳‑SDBS。C、将碳‑SDBS投入到蓄有可溶性铅盐熔液容器中，在室温条件下施加超声波和振荡水浴处理，然后捞出碳‑SDBS，在滤掉可溶性铅盐溶液后作低温烘干，最终得到表面均匀负载纳米级氧化铅的活性炭复合材料。该材料在铅膏中析氢过电位得到加强，以及产品充电效率和循环寿命得到显著提高。

Description

制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法
技术领域
本发明涉及一种铅与活性炭的复合方法，具体地讲，本发明涉及一种制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法。
背景技术
为了保护地球自然环境，世界上多数国家重视新能源开发，尽可能做到减少机电设备，机动车辆的二氧化碳排放量。太阳能和风能经多年应用证明属于一种具有使用价值的经济型新能源，今后必有大的发展。太阳能和风能装置中必备的设备是蓄电池，市售的铅酸电池技术相对成熟，性能稳定、安全性好、价格也较低廉，在常规新能源装置中已得到广泛应用。但是，一些动力设备的储能系统因对瞬时充放电性能和循环寿命有较高要求，市售铅酸电池远达不到配套要求。当今，本行业针对此问题的最新研发成果将高比表面碳材料掺入到活性物质中，以此改善活性物质的导电性能，并且在一定程度上降低电池的内阻，由此制成的铅碳电池瞬时充放电性能比铅酸电池有很大提升。现有技术条件下，本行业制作铅膏工艺相对简单，直接将碳材料掺入到活性物质和溶剂中，然后一并混合而成铅膏。待铅膏涂覆在铅合金板栅上，经固化、干燥、化成得到极板。可是，现有工艺制成的铅膏不均质，质量不稳定，其性能常达不到设计指标。经分析研究可知，因新增添的碳材料密度与铅粉密度相差非常大，按常规混合工艺难以达到碳材料与铅粉均质分布。因铅的密度与活性炭密度相差非常大，再加上两材料之间界面存在不相容性，这些现实问题一方面增加界面欧姆电阻，另一方面也降低铅膏的稳固性、极板和铅膏的结合能力。因此，现有技术至今达不到工业化应用要求，只能作为实验样品。
在碳材料与铅粉掺和工艺方面，近几年来本行业不断有研发成果推出，如中国专利号：201010608794.1公开了一种铅碳复合材料，该技术方案通过电沉积方法将铅粉均匀地附着到碳材料表面。此技术方案尽管技术先进、均质效果好，但制作成本较高，难以得到工业化应用。另外，中国专利号：201510694303.2公开了一种通过将氧化铅粉和剑麻纤维粉末研磨混合及锻烧制得铅碳复合材料，该技术方案简便，实施容易。但是，此技术方案无法保证铅粉均匀地附着到碳材料表面上，而且得到的产物颗粒度过大，易发生部分组分堆积和团聚。工业化使用这样产物制成的铅膏质量很难掌控，所以此技术方案近期也难得到工业化应用。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，该方法实施简便、安全、环保，能够高效制得均匀附着纳米级氧化铅粉的介空活性炭。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，其改进之处在于该方法按下列步骤实施：
A、活性炭净化处理
A1、将量取的活性炭投入到蓄有去离子水容器中作净化处理；
A2、捞出已净化处理的活性炭；
A3、滤掉水；
A4、烘干，将已滤掉水的活性炭送入烘箱中作低温烘干，设定温度60～100℃、烘干10～12h；
B、水浴处理
B1、将已净化、烘干的活性炭投入到蓄有十二烷基苯磺酸钠溶液容器中；
B2、接着施加超声波5～10min，并以100～500rpm振荡水浴处理24～48h；
B3、捞出已作水浴处理的活性炭；
B4、滤掉多余的十二烷基苯磺酸钠溶液；
B5、烘干，将已滤干的活性炭送入烘箱中作低温烘干，设定温度60～100℃、烘干6～24h，得到表面负载十二烷基苯磺酸钠的碳-SDBS；
C、碳-SDBS化学吸附铅离子处理
C1、将量取的碳-SDBS投入到蓄有可溶性铅盐熔液容器中；
C2、在室温条件下施加超声波5～15min，并以20～240rpm速度振荡水浴处理0.5～5h；
C3、捞出已作水浴处理的碳-SDBS；
C4、采用微孔滤膜滤掉多余的可溶性铅盐熔液；
C5、烘干，将已滤干的碳-SDBS送入真空干燥箱中作低温烘干，设定温度50～90℃，烘干6～12h，最终得到铅与活性炭复合材料。
作为进一步改进方案，所述的十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为0.01～0.03mol/L
作为进一步改进方案，所述的可溶性铅盐熔液浓度为10～20mg/L。
作为进一步改进方案，所述的可溶性铅盐为硝酸铅溶液或氯化铅溶液。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、本发明制备过程安全、环保，操作方法极其简便，易实现工业化应用；
2、制成的活性炭复合材料是一种表面均匀负载纳米级氧化铅的介空活性炭，均质不但显著增加活性炭对活性物质的亲合性，而且负载纳米级氧化铅的活性炭在铅膏中析氢过电位明显提高，在提高充电效率的前提下大大提高电池的循环寿命。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1
A、活性炭净化处理
首先，按配比量取活性炭，将活性炭投入到蓄有去离子水容器中作净化处理，接着捞出已净化处理的活性炭，待滤掉水后转至烘箱中烘干，低温烘干温度为80℃，烘干12h。
B、水浴处理
将已净化且烘干的活性炭投入到蓄有十二烷基苯磺酸钠溶液容器中，本实施例应用的十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为0.023mol/L。接着对蓄有十二烷基苯磺酸钠溶液容器施加超声波5min，并以120rpm速度振荡水浴处理48h。然后捞出已作水浴处理的活性炭，待滤掉多余的十二烷基苯磺酸钠溶液后作烘干，低温烘干温度仍为80℃，烘干24h，得到表面负载十二烷基苯磺酸钠的碳-SDBS。
C、碳-SDBS化学吸附铅离子处理
将量取的碳-SDBS投入到蓄有可溶性铅盐熔液容器中，本实施例应用的可溶性铅盐熔液为硝酸铅溶液，浓度是10mg/L。在室温条件下，对着盛装硝酸铅溶液和碳-SDBS的容器，施加超声波5min，并且以120rpm速度振荡水浴处理1.0h。届时捞出已作水浴处理的碳-SDBS，接着采用微孔滤膜滤掉多余的硝酸铅溶液。最后将已滤干的碳-SDBS送入真空干燥箱中作低温烘干，烘干温度为80℃，烘干10h，得到铅与活性炭复合材料。
实施例2
本实施例2工艺路线同实施例1完全相同，仅是工艺参数在许可范围内有所调整，以及应用的可溶性铅盐熔液改为氯化铅溶液，而得到的技术效果同实施例2基本相同。
综上所述，本技术方案制成的活性炭复合材料是一种表面均匀负载纳米级氧化铅的介空活性炭，均质不但显著增加活性炭对活性物质的亲合性，而且负载纳米级氧化铅的活性炭在铅膏中析氢过电位明显提高，在充电效率得到提高的前提下，大大提高电池的循环寿命，其性能基本达到动力设备的储能系统配套要求。

Claims (4)

1.一种制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，其特征在于该方法按下列步骤实施：
A、活性炭净化处理
A1、将量取的活性炭投入到蓄有去离子水容器中作净化处理；
A2、捞出已净化处理的活性炭；
A3、滤掉水；
A4、烘干，将已滤掉水的活性炭送入烘箱中作低温烘干，设定温度60～100℃、烘干10～12h；
B、水浴处理
B1、将已净化、烘干的活性炭投入到蓄有十二烷基苯磺酸钠溶液容器中；
B2、接着施加超声波5～10min，并以100～500rpm振荡水浴处理24～48h；
B3、捞出已作水浴处理的活性炭；
B4、滤掉多余的十二烷基苯磺酸钠溶液；
B5、烘干，将已滤干的活性炭送入烘箱中作低温烘干，设定温度60～100℃、烘干6～24h，得到表面负载十二烷基苯磺酸钠的碳-SDBS；
C、碳-SDBS化学吸附铅离子处理
C1、将量取的碳-SDBS投入到蓄有可溶性铅盐熔液容器中；
C2、在室温条件下施加超声波5～15min，并以20～240rpm速度振荡水浴处理0.5～5h；
C3、捞出已作水浴处理的碳-SDBS；
C4、采用微孔滤膜滤掉多余的可溶性铅盐熔液；
C5、烘干，将已滤干的碳-SDBS送入真空干燥箱中作低温烘干，设定温度50～90℃，烘干6～12h，最终得到铅与活性炭复合材料。
2.根据权利要求1所述的制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，其特征在于：所述的十二烷基苯磺酸钠溶液浓度为0.01～0.03mol/L。
3.根据权利要求1所述的制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，其特征在于：所述的可溶性铅盐熔液浓度为10～20mg/L。
4.根据权利要求1或3所述的制作铅碳电池用铅膏的铅与活性炭复合方法，其特征在于：所述的可溶性铅盐为硝酸铅溶液或氯化铅溶液。
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