[发明专利]用于超级铅酸电池的电极材料、其制备方法及利用其制备超级铅酸电池负极的方法

说明书

本申请是申请号为201110067111.0、申请日为发明名称为2011年03月18日、发明名称为用于超级铅酸电池的电极材料、其制备方法及利用其制备超级铅酸电池负极的方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电极材料、其制备方法及制备电池负极的方法。

背景技术

将超级电容器电极与各种电池型电极全部或部分混合，构成非对称型超级电容器或超级电池已经成为一个新的发展方向。特别是将超级电容器的多孔碳电极嵌入阀控铅酸(VRLA)电池中构成基于超级电容的超级铅酸电池，用于混合动力车的动力电源，可以使阀控铅酸(VRLA)电池的使用寿命提高一倍以上。不能将现有的铅酸电池电极和超级电容的多孔碳电极简单组合在同一个单体内构成的超级电池，因为超级电容器的多孔碳电极的放电的起始工作电势一般为-0.7V(vs.Hg/Hg₂SO₄)，铅酸电池负极的放电起始工作电势一般为-0.99V(vs.Hg/Hg₂SO₄)，电容器的多孔碳电极与铅酸电池负极之间的工作电势范围相差-0.3V～-0.4V，存在明显差异，这种差异会导致在放电的早期阶段，电容器的多孔碳电极不能与铅负极共同工作；而且多孔碳材料电极的氢气析出的电势仅为-1.1V，这将导致在接近充电末期时，产生较多的氢气，进而导致电池长期运行后电解液逐渐干涸。

发明内容

本发明是要解决现有的超级电容的多孔碳电极与铅酸电池负极之间工作电势范围相差较大，导致超级电容电极在超级铅酸电池中不能正常工作的技术问题，而提供用于超级铅酸电池的电极材料、其制备方法及利用其制备电池负极的方法。

本发明的用于超级铅酸电池的电极材料是按质量百分比由20％～80％多孔碳材料和20％～80％的改性材料组成，其中改性材料为PbSO₄，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的PbSO₄与1％～10％的BaSO₄组成，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的PbSO₄与1％～10％的CaSO₄组成，或者为改性材料按质量百分比由80.2％～99.8％的PbSO₄、0.1％～9.9％的BaSO₄与0.1％～9.9％的CaSO₄组成。

上述的用于超级铅酸电池的电极材料的制备方法按以下步骤进行：一、先称取多孔碳材料和改性材料中金属元素的可溶性盐，使该金属元素对应的硫酸盐的质量占多孔碳材料与硫酸盐质量之和的20％～80％；二、将步骤一称取的金属元素的可溶性盐配制成金属离子浓度为0.1mol/L～2.0mol/L的水溶液，得到金属元素的盐溶液；三、将步骤一称取的多孔碳材料和步骤二得到的金属元素的盐溶液加入容器中，混合均匀，然后超声波振荡1h～12h；四、量取足量的浓度为0.1mol/L～2.0mol/L的稀硫酸，将稀硫酸加入到步骤三所述的容器中，搅拌30min～40min，然后抽滤，将得到的滤饼用蒸馏水洗涤至pH值为5～6；五、再过滤，将得到的固相物放在温度为110℃～120℃的烘箱中干燥20h～24h，得到用于超级铅酸电池的电极材料；其中步骤一中所述的改性材料为PbSO₄，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的PbSO₄与1％～10％的BaSO₄组成，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的PbSO₄与1％～10％的CaSO₄组成，或者为改性材料按质量百分比由80.2％～99.8％的PbSO₄、0.1％～9.9％的BaSO₄与0.1％～9.9％的CaSO₄组成。

本发明的用于超级铅酸电池的电极材料还可以按质量百分比由20％～80％的多孔碳材料和80％～20％的改性材料组成，其中改性材料为微米级Pb粉，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的微米级Pb粉与1％～10％BaSO₄组成，或者改性材料为按质量百分比由90％～99％的微米级Pb粉与1％～10％CaSO₄组成，或者改性材料为按质量百分比由80.2％～99.8％的微米级Pb粉、0.1％～9.9％的BaSO₄与0.1％～9.9％的CaSO₄组成。