[发明专利]一种铅炭电池负极用多元素共掺杂活性炭复合材料及其制备方法、铅炭电池

权利要求书

1.一种多元素共掺杂活性炭复合材料，其特征在于，包括活性炭和掺杂在活性炭上的抑制析氢杂原子；

所述抑制析氢杂原子为N、P和F中的两种或三种；

所述复合材料中，所述氮原子的质量百分含量为0.1%~10%、所述磷原子的质量百分含量为0.1%~10%和所述氟原子的质量百分含量为0.1%~10%中的两种或三种；

所述抑制析氢杂原子由杂原子化合物提供。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述杂原子化合物为含氮磷化合物和/或含氟氮磷化合物。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述杂原子化合物为磷腈类化合物；

所述复合材料由活性炭的前驱体和杂原子化合物经活化后得到；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料的粒径为5~50μm；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料的比表面积为500~1500m²/g 。

4.根据权利要求3所述的复合材料，其特征在于，所述杂原子化合物包括六甲基环三磷腈、三聚环磷腈、六甲氧基环三磷腈、六乙氧基环三磷腈、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈和五氟苯氧基环三磷腈中的一种或多种；

所述抑制析氢杂原子掺杂在所述活性炭表面和均匀掺杂在所述活性炭的孔道中；

所述活性炭的前驱体包括石油焦、生物质和树脂中的一种或多种；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料，在析氢电位为-0.9V时，析氢电流密度为0.5~1.5A/g。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述杂原子化合物包括六甲基环三磷腈、三聚环磷腈、六甲氧基环三磷腈、六乙氧基环三磷腈、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈或五氟苯氧基环三磷腈；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料的中孔孔容占比为50%~80% ；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料的水滴接触角小于等于15°；

所述多元素共掺杂活性炭复合材料的导电率大于等于50S/cm。

6.一种如权利要求1~5任意一项所述的多元素共掺杂活性炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将活性炭前驱体和杂原子化合物进行研磨混合后，得到混合物料；

2）将上述步骤得到的混合物料与活化剂再次混合后，在保护性气体的条件下进行活化，得到多元素共掺杂活性炭复合材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述研磨混合包括球磨分散；

所述研磨混合的时间为0.5~2h；

所述研磨混合的转速为100~800r/min；

所述杂原子化合物与活性炭前驱体的质量比为1：（5~30）。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合后还包括气流粉碎步骤；

所述活化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙和氯化锌其中一种或多种；

所述活化剂与所述活性炭前驱体的质量比为（1~6）：1。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述再次混合的时间为0.5~2h；

所述活化的温度为400~800℃；

所述活化的时间为1~6h；

所述活化后还包括后处理步骤；

所述后处理步骤包括除杂、过滤、洗涤和干燥中的一种或多种。

10.一种铅炭电池，其特征在于，包含正极和负极；

所述负极包括权利要求1~5任意一项所述的多元素共掺杂活性炭复合材料或权利要求6~9任意一项所述的制备方法所制备的多元素共掺杂活性炭复合材料。