[发明专利]一种铅炭电池用负极活性物质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学电源相关材料领域，涉及一种铅炭电池用负极活性物质及制备方法。

背景技术

由于铅炭电池本身突出的充放电性能，因此其在新能源储能和动力领域的应用不断扩大。传统铅酸蓄电池在大倍率充放电使用条件下，特别是在部分荷电态高倍率充放电(HRPSoC)使用条件下，负极活性物质容易生成较大的硫酸铅结晶，导致极板电阻变大，电池容量降低并最终失效。近年来，铅酸蓄电池领域的研究机构和科研人员对于负极材料的研发一直保持着极高的热情。例如，专利CN201110214031.3公开了一种新型电动车用铅碳电池，采用多孔活性碳材料、导电剂、粘结剂制备负极后，与正极配组制备电池；专利CN201510466243.9活性碳材料公开了一种铅碳负极的制备方法，向负极铅膏中加入新型多孔碳材料，铅膏与合金板栅组成新型铅碳电池负极；专利CN201510780059.1公开了一种铅炭超级电池及其生产方法，采用高比表面积活性炭材料、导电添加剂和粘结剂构成超级电容活性物质层并压实在极板表面。从已经公开的方法可见，目前用于“铅碳电池”负极生产的碳材料主要为多孔活性炭或高比表面积活性炭，这类碳材料的添加比例也远低于氧化铅粉量。

因此，需要一种新的铅炭电池用负极活性物质以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种满足铅炭电池大电流充放电性能及部分荷电态高倍率充放电性能要求，提高铅炭电池的能量密度的铅炭电池用负极活性物质。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种铅炭电池用负极活性物质。

一种铅炭电池用负极活性物质，包括按重量百分比计的如下组分：0-60％氧化铅粉，5％-65％碳材料，6％-8％硫酸，1％-5％添加剂，其余为去离子水。

更进一步的，所述碳材料为飞行石墨、多孔碳颗粒、活性炭、导电石墨、炭黑和乙炔黑中的一种或多种的组合。

更进一步的，所述碳材料包括飞行石墨，所述飞行石墨为碳材料总重量的0.1-15.0％。

更进一步的，所述碳材料包括按重量份数计的如下组份：0.1-15份飞行石墨，2-30份多孔碳颗粒，5-30份活性炭，1-15份导电石墨，1-20份炭黑和5-20份乙炔黑。

采用飞行石墨及多孔碳颗粒、活性炭、导电石墨、炭黑和乙炔黑混合得到铅炭电池负极的专用碳材料，使得在制备负极活性物质时，碳材料所占比例较大，可以减少使用甚至不使用氧化铅粉。

更进一步的，所述碳材料包括按重量份数计的如下组份：8-10份飞行石墨，2-10份多孔碳颗粒，12-14份活性炭，1-2份导电石墨，1-2份炭黑和10-15份乙炔黑。

采用飞行石墨及多孔碳颗粒、活性炭、导电石墨、炭黑和乙炔黑混合得到铅炭电池负极的专用碳材料，使得在制备负极活性物质时，碳材料所占比例较大，可以减少使用氧化铅粉。

更进一步的，所述碳材料包括按重量份数计的如下组份：0.1份飞行石墨，30份多孔碳颗粒，40份活性炭，15份导电石墨，9.9份炭黑和15份乙炔黑。采用此重量组份的飞行石墨及多孔碳颗粒、活性炭、导电石墨、炭黑和乙炔黑混合得到铅炭电池负极的专用碳材料，使得在制备负极活性物质时，碳材料所占比例较大，可以不使用氧化铅粉。

更进一步的，所述活性炭为高比表面积活性炭。其中，高比表面积活性炭即为申请号：2015107800591，名称为铅炭超级电池及其生产方法的专利中的高比表面积活性炭。高比表面积炭活性材料为经过硝酸、过氧化氢表面改性处理的活性炭、活性炭纤维、纳米活性炭纤维、多孔石墨烯中的一种或多种的混合物。

更进一步的，所述硫酸的密度为1.2-1.6g/cm³。

更进一步的，所述添加剂为木素添加剂，所述木素添加剂为木质素和木素磺酸钠中的一种或两种的混合物。

有益效果：本发明的铅炭电池用负极活性物质，不仅可以有效减轻蓄电池的重量，提升电池的能量密度，而且蓄电池具有良好的大电流充放电性能及部分荷电态高倍率充放电(HRPSoC)性能。

本发明还公开了一种铅炭电池用负极活性物质的制备方法，包括以下步骤：

1)、根据权利要求1-8任一项所述的铅炭电池用负极活性物质称取各组分；

2)、将碳材料混合并搅拌均匀；

3)、将氧化铅粉、硫酸、添加剂和去离子水加入步骤2)得到的混合均匀的碳材料中，混合均匀即得负极活性物质。