CN108630937A - 一种铅炭电池负极铅膏及负极板 - Google Patents

一种铅炭电池负极铅膏及负极板 Download PDF

Info

Publication number
CN108630937A
CN108630937A CN201810441322.8A CN201810441322A CN108630937A CN 108630937 A CN108630937 A CN 108630937A CN 201810441322 A CN201810441322 A CN 201810441322A CN 108630937 A CN108630937 A CN 108630937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lead
carbon
negative electrode
carbon material
negative plate
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.)
Granted
Application number
CN201810441322.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108630937B (zh
Inventor
王连邦
杨博
张兴
吴昊
夏银萍
徐莹莹
胡和山
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.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
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 Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201810441322.8A priority Critical patent/CN108630937B/zh
Publication of CN108630937A publication Critical patent/CN108630937A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108630937B publication Critical patent/CN108630937B/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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/56—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead
    • H01M4/57—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead of "grey lead", i.e. powders containing lead and lead oxide
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • 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
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • 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
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • 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炭电池负极铅膏及负极板，所述的铅炭电池负极铅膏由下列重量分配比的原料制备而成：加入球磨铅粉100份、经过改性后的高比表面积碳材料0.5～10份、短切碳纤维0.05～5份、Phosmer PE 0.05～0.5份、超细硫酸钡0.5～3份、木素磺酸盐0.5～2份、腐殖酸0.5～2份以及占铅粉质量10～20％的水、占球磨铅粉质量10～15％的硫酸水溶液。再将所述负极铅膏均匀涂在负极板栅上，然后在涂有负极铅膏的负极板栅表面喷淋1.0～1.2mol/L的稀硫酸，再将涂覆负极铅膏及喷淋稀硫酸完毕的负极板栅放入45～70℃相对湿度为85～99％的条件下固化36～60小时，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品铅炭电池负极板。本发明所述的极板制成的电池具有析氢过电位高，循环寿命长等优点。

Description

一种铅炭电池负极铅膏及负极板
技术领域
本发明属于铅炭电池技术领域，具体涉及一种铅炭电池负极铅膏、负极板及其制备方法。
背景技术
近年来，石化资源日益短缺、环保压力逐步增大，发展电动汽车和太阳能风能等可再生能源是大势所趋。电动汽车和太阳能风能系统中使用的电池可以有多种选择，铅炭电池由于原料易得，成本较低，回收体系完善等优点，正在展现出巨大的潜力。但是传统的铅炭电池由于加入了大量的普通碳材料，在充电后期面临严重的析氢问题，造成电池严重失水，导致电池寿命急剧缩短；此外，传统的碳材料和活性物质的密度相差太大，导致碳材料在和膏过程中分散不均匀，影响基板上的电流分布，进而影响活性物质的利用率；最后，负极板加入大量碳材料之后强度大大下降，活性物质和碳材料在循环过程中粉化、脱落，脱落的物质堆积到一定程度会导致电池正负极导通，造成短路，尤其是在大电流充放电过程中这一问题尤其严重。因此改善铅炭电池负极板析氢问题、提高极板强度、减少充放电过程中活性物质的粉化脱落就显得十分重要。
发明内容
本发明的主要目的是克服现有铅炭电池负极板严重的析氢问题，抑制铅炭电池负极板的析氢。
本发明的另一目的是改善铅酸电池硫酸盐化的问题，提高电池的循环寿命。
本发明的再一目的是通过不同长度的短切碳纤维混合使用增大极板的导电性和强度，减少充放电过程中活性物质的粉化脱落。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种铅炭电池的负极铅膏，其特征在于所述负极铅膏由下列重量分配比的原料制备而成：球磨铅粉100份、经过改性后的高比表面积碳材料0.5～10份、短切碳纤维0.05～5份、Phosmer PE 0.05～0.5份、超细硫酸钡0.5～3份、木素磺酸盐0.5～2份、腐殖酸0.5～2份以及占铅粉质量10～20％的水、占球磨铅粉质量10～15％的硫酸水溶液；所述的固体原料包括球磨铅粉、经过改性后的高比表面积碳材料、短切碳纤维、Phosmer PE、超细硫酸钡、木素磺酸盐和腐殖酸；所述的超细硫酸钡的目数为500目～10000目；所述硫酸水溶液在25℃时的密度为1.2～1.4g/ml；
所述高比表面积碳材料的改性处理方式为：
(1)以取活性炭、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管中任意一种或任意两种及以上的混合物为碳材原料，将所述的碳材原料和相当于所述碳材原料总质量1～4倍的NaOH混合均匀，加入与所述的碳材原料总质量1～5倍的蒸馏水，搅拌反应8～12小时，所得反应混合液A经经洗涤干燥处理得到干燥后的碳材料；
(2)将步骤(1)所述干燥后的碳材料放入管式炉中，在氮气气氛下，升温至500～800℃，保持1～5小时，待降至室温后取出为处理过的碳材料；
(3)向浓度为0.02～1.5mol/L的硝酸铅或醋酸铅的溶液中加入经步骤(2)所述处理过的碳材料，所述处理过的碳材料加入量以所述硝酸铅或醋酸铅的溶液体积计为10～20g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍1～4小时，所得反应混合液B经洗涤干燥处理得到改性后的高比表面积碳材料。
进一步，步骤(1)中，所述反应混合液A的洗涤干燥处理方法为：将所述的反应混合液A过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8～10后放入鼓风干燥箱中60～100℃干燥5～10小时得干燥后的碳材料。
进一步，步骤(3)中，所述反应混合液B的洗涤干燥处理方法为：反应结束后，将所得反应混合液用NaOH水溶液调节pH至10～14，抽滤，所得滤饼用蒸馏水洗涤，在60～100℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
再进一步，所述高比表面积碳材料的改性处理方式优选为：
(1)将碳材料和相对于碳材料2～4倍质量比的NaOH混合均匀，加入碳材料重量1～3倍的蒸馏水，搅拌9～10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8～10，放入鼓风干燥箱中80℃干燥5～10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至500～650℃，保持3～5小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为0.5～1.0mol/L的硝酸铅或醋酸铅的溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为30～100g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2～3小时，用NaOH溶液调pH至10～11，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，60℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
进一步，所述硫酸水溶液25℃时的密度优选1.28g/ml。
进一步，所述球磨铅粉氧化度为72～80％。
所述碳材原料经改性处理后，可以在碳材料表面形成大量碱性基团，增大碳材料对铅化合物的负载量，碱性基团和铅化合物协同作用进一步抑制负极板的析氢，延长电池使用寿命。
所述碳材原料经过改性处理后，加入负极铅膏中，可以显著抑制碳材料的析氢，减缓电池充放电过程中的失水强度。
所述负极铅膏中加入的短切碳纤维长度为1～5mm，能够增强极板的导电性和强度。
所述负极铅膏中加入Phosmer PE(聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯)作为胶黏剂，增强极板的强度，减少充放电循环过程中碳材料的脱落。
进一步，所述负极铅膏优选由下列重量分配比的原料组合而成：球磨铅粉100份、经过改性后的高比表面积碳材料0.5～3份、短切碳纤维0.05～0.15份、Phosmer PE 0.05～0.2份、超细硫酸钡1～2.5份、木素磺酸盐1～2份、腐殖酸1～2份以及占固体原料总质量12～18％的水、占球磨铅粉质量12～15％的硫酸水溶液。
进一步，本发明还提供所述铅炭电池的负极铅膏的制备方法：按上述原料配比称取球磨铅粉、改性后的高比表面积碳材料、短切碳纤维、Phosmer PE、超细硫酸钡、木素磺酸盐、腐殖酸固体原料，将所述固体原料加入和膏机中混合5～10min，随后加入去离子水搅拌15～25min，然后加入硫酸水溶液(25℃硫酸溶液密度为1.28g/ml)，搅拌5～15min，至铅膏视密度为4.1～4.5g/ml，得到铅炭电池负极铅膏。
此外，本发明还提供一种铅炭电池负极板，所述铅炭电池负极板以上文所述的铅炭电池的负极铅膏为原料涂覆在负极板栅上固化制得。
进一步，所述铅炭电池负极板按以下方法制备：将所述负极铅膏均匀涂在负极板栅上，所述的负极铅膏涂覆量以所述的负极板栅表面的面积计为0.80～0.95g/cm2，然后在涂有负极铅膏的负极板栅表面喷淋1.0～1.2mol/L的稀硫酸，所述的稀硫酸以能够在涂有负极铅膏的负极板栅表面覆盖一层即可，再将涂覆负极铅膏及喷淋稀硫酸完毕的负极板栅放入45～70℃相对湿度为85～99％的条件下固化36～60小时，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品铅炭电池负极板。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
通过采用改性处理后的高比表面积碳材料，可以在碳材料表面形成大量碱性基团，增大碳材料对铅化合物的负载量，碱性基团和铅化合物协同作用进一步抑制负极板的析氢，延长电池使用寿命；加入的短切碳纤维，能够增强极板的导电性和强度；加入PhosmerPE作为胶黏剂，增强极板的强度，减少充放电循环过程中碳材料的脱落。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步进行说明
实施例1
碳材料的改性工艺：(1)将碳材料100g和400g NaOH混合均匀，加入500g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝10，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至800℃，保持2小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为1.5mol/L的硝酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为200g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至14，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，5g改性后的碳材料，0.5g短切碳纤维、0.5g Phosmer PE(聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯)，5g超细硫酸钡，5g木素磺酸盐，5g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入100g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量10％的1.2g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.4g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.0mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液(实施例中电解液皆为25℃下密度为1.28g/ml的硫酸水溶液)中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高25％.
实施例2
碳材料的改性工艺：(1)将碳材料100g和400g NaOH混合均匀，加入500g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至500℃，保持2小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为1.5mol/L的醋酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为200g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至10，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，30g改性后的碳材料，15g短切碳纤维、2g PhosmerPE(聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯)，10g超细硫酸钡，10g木素磺酸盐，10g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入120g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量12％的1.28g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.2g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.08mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高25％.
实施例3
碳材料的改性工艺：(1)将碳材料100g和200g NaOH混合均匀，加入300g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝10，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至700℃，保持3小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为1mol/L的硝酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为100g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至11，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，30g改性后的碳材料，15g短切碳纤维、2g Phosmer PE(聚乙二醇甲基丙烯酸磷酸酯)，25g超细硫酸钡，20g木素磺酸盐，20g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入200g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量15％的1.4g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.1g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.1mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高25％.
实施例4
碳材料的改性工艺：(1)将碳材料100g和200g NaOH混合均匀，加入100g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至500℃，保持2小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为1mol/L的醋酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为10g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至10，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，30g改性后的碳材料，50g短切碳纤维、5gPhosmer PE，25g超细硫酸钡，20g木素磺酸盐，20g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入200g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量12％的1.28g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.1g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.2mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高30％.
实施例5
碳材料的改性工艺：(1)将碳材料100g和100g NaOH混合均匀，加入100g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝10，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至500℃，保持5小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为0.02mol/L的硝酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为30g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至10，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，100g改性后的碳材料，25g短切碳纤维、5g Phosmer PE，30g超细硫酸钡，20g木素磺酸盐，20g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入200g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量15％的1.08g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.2g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.08mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高15％。
实施例6
碳材料的改性工艺为：(1)将碳材料100g和100g NaOH混合均匀，加入300g的蒸馏水，搅拌10小时，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8，放入鼓风干燥箱中80℃干燥10小时；
(2)将碳材料放入管式炉中，氮气氛下，升温至700℃，保持5小时，待降至室温后取出；
(3)向浓度为0.02mol/L的醋酸铅水溶液中加入经步骤(2)处理过的碳材料，碳材料加入量以溶液的体积计为30g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍2小时，用NaOH溶液调pH至10，抽滤，滤饼用蒸馏水洗涤，80℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
负极板的制备工艺：称取1000g球磨铅粉，2g改性后的碳材料，10g短切碳纤维、3gPhosmer PE，20g超细硫酸钡，15g木素磺酸盐，20g腐殖酸，将所有材料加入和膏机中混合10min，迅速加入150g去离子水搅拌20min，然后边搅拌边加入占铅粉质量12％的1.28g/ml(25℃)的硫酸溶液，搅拌10min，控制铅膏视密度在4.2g/ml，得到铅炭电池负极铅膏，将该铅膏涂在负极板栅上，然后表面喷淋1.08mol/L的稀硫酸10ml，将负极板放入65℃相对湿度为95％的条件下固化48h，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品负极板。
将上述制得负极板用AGM隔膜U型包覆，以商用铅酸电池正极板作为正极，以1.28g/cm3的H2SO4作为电解液，组装成为电池。
按0.2C倍率在1.8～2.3V电压范围内恒压限流充放电，上述组装的电池的比能量和循环寿命比普通传统铅酸蓄电池提高20％。
以上内容是结合较好的实施例对本发明的内容所做的具体说明，但不能认定本发明的具体实施只限定于所述实施例。对了解本发明所属领域的技术人员来说，在不脱离本发明的研究思路的情况下，还可进行若干的演变和替换，这些推演和替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种铅炭电池的负极铅膏，其特征在于：所述负极铅膏由下列重量配比的原料制备而成：球磨铅粉100份、经过改性后的高比表面积碳材料0.1～10份、短切碳纤维0.05～5份、Phosmer PE 0.1～0.5份、超细硫酸钡0.5～1份、木素磺酸盐0.1～0.5份、腐殖酸0.1～1份以及占固体原料总质量10～20％的水、占球磨铅粉质量10～15％的硫酸水溶液，所述的固体原料包括球磨铅粉、经过改性后的高比表面积碳材料、短切碳纤维、Phosmer PE、超细硫酸钡、木素磺酸盐和腐殖酸；所述的超细硫酸钡的目数为500目～10000目；所述硫酸水溶液在25℃时的密度为1.2～1.4g/ml；
所述经过改性后的高比表面积碳材料按以下方法制备：
(1)以取活性炭、碳纤维、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管中任意一种或任意两种及以上的混合物为碳材原料，将所述的碳材原料和相当于所述碳材原料总质量1～4倍的NaOH混合均匀，加入与所述的碳材原料总质量1～5倍的蒸馏水，搅拌反应8～12小时，所得反应混合液A经洗涤干燥处理得到干燥后的碳材料；
(2)将步骤(1)所述干燥后的碳材料放入管式炉中，在氮气气氛下，升温至500～800℃，保持1～5小时，待降至室温后取出为处理过的碳材料；
(3)向浓度为0.02～1.5mol/L的硝酸铅或醋酸铅的溶液中加入经步骤(2)所述处理过的碳材料，所述处理过的碳材料加入量以所述硝酸铅或醋酸铅的溶液体积计为10～20g/L，搅拌均匀，超声波振动条件下，真空浸渍1～4小时，所得反应混合液B经洗涤干燥处理得到改性后的高比表面积碳材料。
2.如权利要求1所述的负极铅膏，其特征在于：步骤(1)中，所述反应混合液A的洗涤干燥处理方法为：将所述的反应混合液A过滤，滤饼用蒸馏水洗涤至pH＝8～10后放入鼓风干燥箱中60～100℃干燥5～10小时得干燥后的碳材料。
3.如权利要求1所述的负极铅膏，其特征在于：步骤(3)中，所述反应混合液B的洗涤干燥处理方法为：反应结束后，将所得反应混合液用NaOH水溶液调节pH至10～14，抽滤，所得滤饼用蒸馏水洗涤，在60～100℃鼓风干燥，得到改性后的高比表面积碳材料。
4.如权利要求1所述的负极铅膏，其特征在于：所述短切碳纤维长度为1～5mm。
5.如权利要求1所述的负极铅膏，其特征在于：所述球磨铅粉氧化度为72～80％。
6.如权利要求1所述的负极铅膏，其特征在于：所述负极铅膏由下列重量分配比的原料组合而成：球磨铅粉100份、经过改性后的高比表面积碳材料0.5～3份、短切碳纤维0.05～0.15份、Phosmer PE 0.05～0.2份、超细硫酸钡1～2.5份、木素磺酸盐1～2份、腐殖酸1～2份以及占固体原料总质量12～18％的水、占球磨铅粉质量12～15％的硫酸水溶液。
7.一种如权利要求1～6之一所述的负极铅膏的制备方法，其特征在于：所述制备方法按照如下步骤进行制备：
按原料配比称取球磨铅粉、改性后的高比表面积碳材料、短切碳纤维、Phosmer M、超细硫酸钡、木素磺酸盐、腐殖酸固体原料，将所述的固体原料加入和膏机中混合5～10min，随后加入去离子水搅拌15～25min，然后加入硫酸水溶液，搅拌至铅膏视密度为4.1～4.5g/ml，得到铅炭电池负极铅膏。
8.一种铅炭电池负极板，其特征在于：所述铅炭电池负极板以权利要求1所述的负极铅膏为原料涂覆在负极板栅上固化制得。
9.如权利要求8所述的铅炭电池负极板，其特征在于所述铅炭电池负极板的制备方法为：将所述负极铅膏均匀涂在负极板栅上，所述的负极铅膏涂覆量以所述的负极板栅表面的面积计为0.80～0.95g/cm2，然后在涂有负极铅膏的负极板栅表面喷淋1.0～1.2mol/L的稀硫酸，所述的稀硫酸以能够在涂有负极铅膏的负极板栅表面覆盖一层即可，再将涂覆负极铅膏及喷淋稀硫酸完毕的负极板栅放入45～70℃相对湿度为85～99％的条件下固化36～60小时，固化后作为负极板，将负极板放入电解液中化成，化成后即作为成品铅炭电池负极板。
CN201810441322.8A 2018-05-10 2018-05-10 一种铅炭电池负极铅膏及负极板 Active CN108630937B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441322.8A CN108630937B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种铅炭电池负极铅膏及负极板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441322.8A CN108630937B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种铅炭电池负极铅膏及负极板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108630937A true CN108630937A (zh) 2018-10-09
CN108630937B CN108630937B (zh) 2020-10-09

Family

ID=63692440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810441322.8A Active CN108630937B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种铅炭电池负极铅膏及负极板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108630937B (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110289401A (zh) * 2019-05-28 2019-09-27 超威电源有限公司 一种铅蓄电池负极用碳复合材料及负极铅膏、铅蓄电池
WO2020241880A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
WO2020241886A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
WO2020241879A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
WO2020241878A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
CN112736254A (zh) * 2021-01-06 2021-04-30 天能电池集团股份有限公司 一种铅蓄电池负极板栅的制备方法及负极板栅
CN113036127A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备方法和应用
CN113036130A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种低温铅炭电池用碳材料及其制备方法和应用
CN113097573A (zh) * 2021-03-25 2021-07-09 北京阳光鸿志电气工程技术有限公司 一种快速充电全密封免维护铅酸蓄电池
CN114497466A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种铅炭电池电极
CN114477174A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备和铅炭电池中的应用
CN114477137A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种碳材料包裹的碳纳米管复合材料及其制备和应用
WO2022113621A1 (ja) * 2020-11-27 2022-06-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
WO2022113627A1 (ja) * 2020-11-27 2022-06-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
EP3975289A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD-ACID STORAGE BATTERY
EP3975288A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD BATTERY
CN117253996A (zh) * 2023-09-21 2023-12-19 湖南京奥新材料科技有限公司 一种石墨烯基铅炭电池负极板及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747205A (zh) * 2005-10-14 2006-03-15 风帆股份有限公司 汽车起动用阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法
CN102088088A (zh) * 2010-12-06 2011-06-08 山东圣阳电源科技有限公司 一种用于动力型铅酸蓄电池的负极铅膏及其制造方法
CN102306784A (zh) * 2011-06-29 2012-01-04 哈尔滨工业大学 具有高析氢电位的改性活性炭及其制备方法和含其的铅酸电池负极铅膏
CN103779558A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池负极铅膏
CN103855402A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 三星Sdi株式会社 负极、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
CN104335308A (zh) * 2012-03-27 2015-02-04 约翰逊控制技术公司 用于铅酸电池的具有表面改性助剂的电容器电极
US20170373312A1 (en) * 2014-06-10 2017-12-28 Cabot Corporation Electrode compositions comprising carbon additives
CN107863518A (zh) * 2017-11-08 2018-03-30 河南超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池负极铅膏

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1747205A (zh) * 2005-10-14 2006-03-15 风帆股份有限公司 汽车起动用阀控密封铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法
CN102088088A (zh) * 2010-12-06 2011-06-08 山东圣阳电源科技有限公司 一种用于动力型铅酸蓄电池的负极铅膏及其制造方法
CN102306784A (zh) * 2011-06-29 2012-01-04 哈尔滨工业大学 具有高析氢电位的改性活性炭及其制备方法和含其的铅酸电池负极铅膏
CN104335308A (zh) * 2012-03-27 2015-02-04 约翰逊控制技术公司 用于铅酸电池的具有表面改性助剂的电容器电极
CN103855402A (zh) * 2012-12-04 2014-06-11 三星Sdi株式会社 负极、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
CN103779558A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池负极铅膏
US20170373312A1 (en) * 2014-06-10 2017-12-28 Cabot Corporation Electrode compositions comprising carbon additives
CN107863518A (zh) * 2017-11-08 2018-03-30 河南超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池负极铅膏

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110289401A (zh) * 2019-05-28 2019-09-27 超威电源有限公司 一种铅蓄电池负极用碳复合材料及负极铅膏、铅蓄电池
WO2020241879A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
EP3975287A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD BATTERY
WO2020241886A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
EP3975296A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD BATTERY
JP7447896B2 (ja) 2019-05-31 2024-03-12 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
EP3975297A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD ACCUMULATOR
JPWO2020241880A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03
EP3975289A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD-ACID STORAGE BATTERY
WO2020241878A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
TWI829928B (zh) * 2019-05-31 2024-01-21 日商傑士湯淺國際股份有限公司 鉛蓄電池
EP3975288A4 (en) * 2019-05-31 2022-11-16 GS Yuasa International Ltd. LEAD BATTERY
WO2020241880A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
CN113036127A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备方法和应用
CN113036127B (zh) * 2019-12-09 2023-12-01 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备方法和应用
CN113036130A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种低温铅炭电池用碳材料及其制备方法和应用
CN113036130B (zh) * 2019-12-09 2024-03-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种低温铅炭电池用碳材料及其制备方法和应用
CN114497466B (zh) * 2020-11-12 2023-09-19 中国科学院大连化学物理研究所 一种铅炭电池电极
CN114477137B (zh) * 2020-11-12 2023-06-23 中国科学院大连化学物理研究所 一种碳材料包裹的碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN114477137A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种碳材料包裹的碳纳米管复合材料及其制备和应用
CN114477174B (zh) * 2020-11-12 2023-11-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备和铅炭电池中的应用
CN114477174A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种复合碳材料及其制备和铅炭电池中的应用
CN114497466A (zh) * 2020-11-12 2022-05-13 中国科学院大连化学物理研究所 一种铅炭电池电极
WO2022113627A1 (ja) * 2020-11-27 2022-06-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
WO2022113621A1 (ja) * 2020-11-27 2022-06-02 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池
CN112736254A (zh) * 2021-01-06 2021-04-30 天能电池集团股份有限公司 一种铅蓄电池负极板栅的制备方法及负极板栅
CN113097573A (zh) * 2021-03-25 2021-07-09 北京阳光鸿志电气工程技术有限公司 一种快速充电全密封免维护铅酸蓄电池
CN117253996A (zh) * 2023-09-21 2023-12-19 湖南京奥新材料科技有限公司 一种石墨烯基铅炭电池负极板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108630937B (zh) 2020-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108630937A (zh) 一种铅炭电池负极铅膏及负极板
CN103337624B (zh) 一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法
CN102201575B (zh) 一种硫酸铅-石墨烯复合电极材料及包含其的铅酸电池负极铅膏
CN103296275B (zh) 碳材料包覆铅粉复合材料及其应用
CN106207279A (zh) 一种铅晶碳蓄电池的制备方法
CN105140494B (zh) 一种Fe3O4/Fe/C纳米复合电池电极材料的仿生合成方法
CN105720266A (zh) 高性能铅酸蓄电池铅膏
CN105374997B (zh) 一种复合材料包覆镍锰酸锂的制备方法
CN105140466B (zh) 一种铅炭电池负极板
CN109686977A (zh) 一种抑制析氢的铅酸蓄电池负极材料
CN107452947A (zh) 一种铅蓄电池正极板铅膏及其制备方法、铅蓄电池
CN104167546B (zh) 启停电池用铅膏和配制方法
CN108123103A (zh) 石墨化活性炭基复合添加剂和制备及铅碳电池负极与应用
CN108878872A (zh) 一种铅酸蓄电池正极铅膏及其制备方法
CN103008653A (zh) 一种炭包覆铅复合材料及其制备方法
CN104767003B (zh) 蓄电池极板涂片工序铅泥深化处理回用方法
CN108306058B (zh) 一种铅酸蓄电池的制备方法
CN106252655B (zh) 一种利用α‑PbO制备的铅酸蓄电池正极铅膏
CN111710861A (zh) 高性能铅碳负极铅膏及其制备方法
CN105390763A (zh) 废铅膏制备四碱式硫酸铅的方法
CN108122683A (zh) 一种内混内并混合型铅碳电池及负极的制备
CN105428599B (zh) 一种改性活性炭的长寿命铅炭电池极板的生产方法
CN108390025A (zh) 一种石墨烯包覆的碳/硫复合材料及其制备方法
CN105428600B (zh) 一种铅炭电池电极的制备方法
CN107742696A (zh) 一种用于铅炭负极炭基添加剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant