[发明专利]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

权利要求书

1.一种石墨化活性炭基复合添加剂，其特征在于，所述添加剂为含有金属元素的石墨化活性炭颗粒，炭颗粒中0.1-50wt％为具有石墨结构的碳；活性炭颗粒的比表面积为100-3000m²/g，电导率为0.01-100S/cm；其中金属元素为Sn、Pb、Bi、Ce、In、Zn中的一种或二种以上，于添加剂中含量为0.01～30wt％。

2.一种石墨化活性炭基复合添加剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取过渡金属可溶性盐，加入到溶剂中，充分搅拌至完全溶解，得到过渡金属可溶性溶液，金属可溶性盐的浓度控制在0.01～50wt％；

(2)称取乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，加入到溶剂中，充分搅拌至完全溶解，得到过渡金属盐溶液，EDTA的浓度控制在0.01～50wt％；

(3)将步骤(1)配制好的过渡金属可溶性盐溶液加入到步骤(2)EDTA溶液中，搅拌0.1～500min，使金属离子被EDTA充分络合；过渡金属可溶性盐与EDTA的摩尔比为1:1～1:10；

(4)将活性炭加入到步骤(3)溶液中，搅拌0.1～500min，得到浆料；

(5)将步骤(4)浆液在30～200℃下干燥0.1～20h得到干燥产物，然后将干燥产物在惰性气氛保护下在500～1000℃下焙烧0.1～24h；控制步骤(4)中活性炭的加入量，确保焙烧产物中过渡金属元素的含量为0.01～50wt％；

(6)按质量比为1:1～1:50将步骤(5)的焙烧产物加入到浓度为0.01～5mol/L的稀硝酸溶液中，搅拌0.1～24h，搅拌过程结束后，使用去离子水离心洗涤，直到离心后上层清液pH值为中性，以除去其中的过渡金属离子；

(7)将步骤(6)所得中性溶液在30～200℃下干燥0.1～24h，得到部分石墨化活性炭；

(8)按照终产物中高析氢过电位金属元素与部分石墨化活性炭的质量比为1:100～95:100，称取所需相应质量的高析氢过电位金属元素可溶性盐，然后将高析氢过电位金属元素可溶性盐溶于溶剂中，搅拌使其完全溶解，得到高析氢过电位金属元素可溶性盐溶液，溶液的浓度控制在0.01mol/L到高析氢过电位金属元素可溶性盐饱和溶解度之间；

(9)将部分石墨化活性炭加入到高析氢过电位金属元素可溶性盐溶液中，搅拌均匀得到的部分石墨化活性炭与高析氢过电位金属元素可溶性盐复合物；部分石墨化活性炭的加入量由终产物中高析氢过电位金属元素与部分石墨化活性炭的质量比决定；终产物中高析氢过电位金属元素与部分石墨化活性炭的质量比为1:100～95:100；

(10)按硫酸与高析氢过电位金属元素可溶性盐完全反应所需的量将硫酸加入到步骤(9)得到的碳材料与高析氢过电位金属元素可溶性铅盐复合物中，充分搅拌使硫酸与高析氢过电位金属元素可溶性盐完全反应；所用硫酸的密度为1.05～1.85g/cm³；

(11)将步骤(10)得到产物在30～200℃下进行干燥，研磨均匀，得到高析氢过电位金属元素改性的部分石墨化活性炭，即石墨化活性炭基复合添加剂。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的可溶性过渡金属盐为Fe、Co、Ni中的一种或二种以上的硝酸盐、乙酸盐、醇盐中的一种或二种以上。

4.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)、(2)和(8)中的溶剂为水、甲醇、乙醇中的一种或二种以上。

5.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(8)、(9)、(10)和(11)中的高析氢过电位金属元素为Sn，Pb，Bi，Ce，In，Zn中的一种或二种以上；高析氢过电位金属元素可溶性盐为的硝酸盐、乙酸盐、醇盐中的一种或二种以上。