[发明专利]一种铅酸蓄电池正极材料和一种铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池正极材料和一种铅酸蓄电池。

背景技术

铅酸蓄电池已经有150多年的历史，因其可靠性好、性价比高、资源丰富且可以回收再利用，因此在社会生活、工业生产乃至军事领域得到广泛的应用。随着全球经济和社会的快速发展，石化资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，环保压力剧增，因此具有良好稳定性的铅酸蓄电池成为新能源产业中混合动力车和纯动力汽车的备选电池之一。

但是，近年来国内外铅酸蓄电池特别是超级电池学术研究一致认为铅酸电池的发展存在技术瓶颈，主要表现在：正极活性物质的利用率低，电池比能量低。目前对铅酸蓄电池的正极添加剂研究很多，例如Baker通过添加石墨可引起渗透压，改善硫酸对活性物质的湿润特性，增加扩散深度，从而改善电池的放电性能。但是该铅酸蓄电池的正极活性物质的利用率仍较低，电池的比能量和循环寿命仍较低。

发明内容

本发明解决了现有技术中的铅酸蓄电池存在正极活性物质利用率低、电池比能量和循环寿命较低的技术问题。

本发明提供了一种铅酸蓄电池正极材料，所述铅酸蓄电池正极材料中含有氧化度为75-82%的铅粉、短纤维、四碱式硫酸铅、红丹、硫酸、水、铅炭复合材料和有机添加剂；以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，铅炭复合材料的含量为5-20wt%。

本发明还提供了一种铅酸蓄电池，包括正极、负极和电解液；其中，所述正极所采用的正极材料为本发明提供的铅酸蓄电池正极材料。

本发明提供的铅酸蓄电池正极材料中，通过添加适量的铅炭复合材料，能有效提高正极活性物质的导电性，改善循环时硫酸铅的形态和大小，增强铅膏与极板以及铅粉与添加剂之间的结合力。因此，本发明的铅酸蓄电池的正极活性物质的利用率得到有效提高，同时其具有较高的比能量和良好的循环寿命。

具体实施方式

本发明提供了一种铅酸蓄电池正极材料，所述铅酸蓄电池正极材料中含有氧化度为75-82%的铅粉、短纤维、四碱式硫酸铅、红丹、硫酸、水、铅炭复合材料和有机添加剂；以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，铅炭复合材料的含量为5-20wt%。

本发明中，铅炭复合材料作为正极材料中的一种添加成分，其在铅酸蓄电池中具有优异的导电性，可以减小循环过程中形成的硫酸铅的尺寸，提高硫酸铅的活性和正极活性物质的导电性，从而提高采用该正极材料的铅酸蓄电池的正极活性物质的利用率。

本发明中，以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，铅炭复合材料的含量为5-20wt%。本发明的发明人通过大量实验发现，正极材料中，铅炭复合材料的含量不宜过高，否则会降低正极活性物质的含量，降低铅酸蓄电池的比能量；同时铅炭复合材料的含量也不宜过低，否则其作用不够明显。优选情况下，以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，铅炭复合材料的含量为8-20wt%。

本发明的发明人通过进一步的实验发现，本发明提供的正极材料中，炭含量增加时，可提高铅酸蓄电池的综合性能，发挥超级电容器的功能。优选情况下，所述铅炭复合材料中铅含量优选为10-55wt%。

本发明中，所述铅炭复合材料可通过电解法、粉末冶金法或吸附方法制备。例如，所述电解法的步骤包括：将活性炭、炭黑、聚偏氟乙烯及氮甲基吡咯烷酮按（60-80）︰（5-10）︰（5-10）︰（20-30）的质量比进行混合，将混合料均匀涂覆于钛板上，放于真空干燥箱中，在50-60℃下干燥4-8h；再将上述钛板作为负极浸没于浓度为0.4-1.0mol/L氟硼酸铅溶液中，浸润10-30min后，以铅板为整机，在电流密度为50-200A/m²条件下电沉积10-30s，将电沉积后的钛板取出，放于真空干燥箱中，70-80℃下干燥5-8h，将干燥产物从钛板上刮下，即得到所述铅炭复合材料。

本发明中，铅粉、短纤维、四碱式硫酸铅、红丹、硫酸、水和有机添加剂的含量均在本领域的常用范围之内，本发明没有特殊限定。例如，以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，铅粉的含量为65-80wt%，短纤维的含量为0.1-2.5wt%，四碱式硫酸铅的含量为1-5wt%，红丹的含量为2-6wt%，硫酸的含量为5-10wt%，水的含量为5-12wt%、有机添加剂的含量为0.5-1.5wt%。 

优选情况下，以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，四碱式硫酸铅的含量为2-5wt%。

优选情况下，以所述铅酸蓄电池正极材料的总质量为基准，红丹的含量为3-6wt%。