[发明专利]超级电容铅酸电池负极、其制备方法以及包含该负极的超级电容铅酸电池

说明书

技术领域

本发明涉及铅酸电池，尤其涉及铅酸电池的负极和该负极的制备方法。 

背景技术

铅酸蓄电池已有150年的历史，因其可靠性好，性价比高，资源丰富且可以回收再用，在社会生活，工业生产乃至军事领域得到了广泛的使用。 

但是，现有的铅酸蓄电池存在寿命短、工作温度范围窄、利用率低等缺陷，严重影响了配套产品的正常使用。 

申请号为200910183503.6的中国发明专利申请中指出：在铅碳超电容电池负极板掺入活性炭其比例在2%以内，当活性炭比例超过2%，且没粘结情况下，铅酸电池负极板在多次偱环之后，活性炭会到达负极板电极表面，并膨胀脱落，使电池产生不可逆容量损失。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容铅酸电池负极，以解决上述技术问题中的至少一个。 

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种超级电容铅酸电池负极，包括板栅和附着在板栅上的活性物质，其中，活性物质包括以下质量份的物质：铅76～92份、活性炭8～24份、短纤维0.076～0.092份、乙炔黑0.228～0.276份、硬脂酸钠0.342～0.414份、木质素0.114～0.138份、硫酸102～124份、N-甲基吡咯烷酮65～80份和粘结剂0.8～9.6份。粘结剂可以是PVDF（聚偏氟乙烯）、PTFE（聚四氟乙烯）或CMC（羧甲基纤维素）。 

本发明通过在超级电容铅酸电池负极中提高活性炭的比例（活性炭占铅和活性炭总质量的百分质量分数为8～24%），减少铅的用量，来提升负极的充放电接收能力，以此提高铅酸电池的容量和铅板利用率，并大幅度降低产品的材料成本。其中，短纤维作为增强体，以增强各物质的粘结性；乙炔黑为导电体，为超级电容器；硬脂酸钠为腐蚀抑制剂；木质素能影响胶体粘度,减少老化析水量，提高电化学性能和减少电池内阻，使电池内部形成疏松多孔的结构，更有利于离子的传导和电解液的储存；硫酸作为电解液；N-甲基吡咯烷酮为溶剂；粘结剂主要是对活性物质颗粒间起到粘结作用，保证活性物质制浆时的均匀性和安全性。 

在一些实施方式中，超级电容铅酸电池负极还可以包括析氢抑制剂。本发明可以采用本技术领域公知的析氢抑制剂，如：氧化铟、氧化铋、硬脂酸或硬脂酸钡，析氢抑制剂的重量份为0.01～2份为宜。由此，可以减少氢气的析出，提高负极的循环寿命。 

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述铅酸电池负极的制备方法，包括以下步骤：按比例取各物质，将除硫酸和N-甲基吡咯烷酮外的各物质混合均匀，加入N-甲基吡咯烷酮和0.24ml/_g铅的水，搅拌成固体（以不结块固体为佳）时，加入硫酸，在温度小于60℃的环境下搅拌成浆，涂覆在板栅上，烘干； 

或者，按比例取各物质，将除粘结剂、硫酸和N-甲基吡咯烷酮外的各物质混合，加入N-甲基吡咯烷酮、粘结剂和0.24ml/_g铅的水，搅拌成固体（以不结块固体为佳）时，加入硫酸，在温度小于60℃的环境下搅拌成浆，涂覆在板栅上，烘干。 

本发明提高了活性炭的比例，并按照一定顺序加入粘结剂和NMP进行调浆成膏，大大提高了其大电流充放电的倍率性能，同时，也提高了循环稳定性，活性炭多次循环后也不会脱落。 

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种超级电容铅酸电池，包括超级电容铅酸电池正极、隔板、电解液和上述的超级电容铅酸电池负极，铅酸电池正极的主要成分为PbO₂。隔板可以是AGM隔膜（吸附式玻璃纤维棉做隔膜）。电解液可以是浓度为1.0～1.4g/ml的硫酸。本发明的超级铅酸电池，大功率快速充放电性能良好，可作为电动汽车的启动和蓄能电源。 

附图说明

图1为含炭比例0%～2%的比电流-电位图，图中横坐标potential为电位，纵坐标current为电流。 

图2为含炭比例8%～24%的比电流-电位图，图中横坐标potential为电位，纵坐标current为电流。 

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。 

按表1中的比例取各物质，将除硫酸和N-甲基吡咯烷酮外的各物质混合均匀，加入N-甲基吡咯烷酮和0.24ml/_g铅的水，快速搅拌成不结块固体时，加入硫酸，在温度小于60℃的环境下搅拌成浆，涂覆在板栅上，烘干，制成超级电容铅酸电池负极；