[发明专利]铅碳电池负极用铅粉的制备方法

说明书

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅碳电池负极用铅粉的制备方法，将合成并完成官能团修饰后的豌豆淀粉基炭黑与铅粒一起加入到铅粉机的滚筒中，加热、搅拌，过筛收集后得到铅粉与豌豆淀粉基炭黑混合的铅碳电池负极用铅粉。本发明所述的铅碳电池负极用铅粉，实现了铅粉与炭黑高效的机械结合，同时炭黑在铅粉中混合均匀，该方法不但简化了含碳材料负极的制备工艺，而且明显提高了铅碳电池的析氢性能和功率特性，有效抑制了负极的硫酸盐化。

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅碳电池负极用铅粉的制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池作为一种传统的二次化学电源，在储能，动力，起停等诸多应用领域正在不断被锂离子电池和燃料电池等新兴化学电源挤占。特别是随着锂离子电池每安时制造成本的进一步压缩以及人们的认识问题，铅酸电池似乎逐步丧失其固有的价格优势，且进一步凸显了锂离子电池不断提高的性价比。但在系统比较和分析不同电池的全寿命过程的实际使用中，铅酸蓄电池却表现出了明显的优势，特别是铅碳电池技术结合了电容的高功率特性，进一步提升了铅酸电池的市场竞争力和生命力，拓宽了铅酸电池的使用领域。铅碳负极作为铅碳电池的核心功能性部件，一直是行业的研究热点和难点。其中包括炭材料种类的选择，铅粉与炭材料的结合等问题成为铅碳电池性能提升和商业化普及的瓶颈。

炭材料种类繁多，主要包括粒状炭黑，片状石墨，多孔活性炭等传统炭材料，还包括石墨烯，富勒烯，碳纳米管，碳纤维等新型炭材料。但上述新型炭材料制备难度大，成本高，距离商业化的进程较远。在炭黑的前驱体中，玉米淀粉基炭黑来源丰富，但原生态颗粒较大，团聚体结构较短，在提高电池活性物质导电性，抑制硫酸铅重结晶的作用偏差；化石原料技术成熟，但杂质较多，提纯成本高，且不利于资源的可持续发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种铅碳电池负极用铅粉的制备方法，采用团聚体结构链长，且原生态粒子尺寸较小的豌豆淀粉，解决了活性物质导电性低，负极硫酸盐化的问题；通过官能团修饰解决了炭材料的亲水和析氢问题；通过将炭黑与铅粒一起加入到铅粉机中混合制备，解决了传统铅粉与炭黑的混合不均匀问题。

本发明所述的铅碳电池负极用铅粉的制备方法，将官能团修饰后的炭黑与铅粒一起加入到铅粉机的滚筒中混合后，与氧气进行氧化，通过相互之间的摩擦过程实现炭材料与铅粉的高效结合，制备得到铅粉。

炭黑优选为豌豆淀粉基炭黑，制备方法如下：

将过40目的豌豆淀粉在220-300℃中反应5-8h，优选6h，反应期间多次取出进行搅拌研磨，反应完毕后粉碎研磨过200目筛。

优选地，所述的铅碳电池负极用铅粉的制备方法，制备过程为：豌豆淀粉基炭黑粉末制备→官能团修饰→水洗干燥→研磨→和铅粒一起加入铅粉机滚筒中→旋转搅拌→鼓风筛选→铅碳电池负极用铅粉。

所述的官能团修饰为：将炭黑在50％硫酸中浸泡20-40h(优选24h)，然后在40℃的5％双氧水中超声20-40min(优选30min)后采用去离子水彻底水洗，80℃干燥后，再在2mol/L氨水中浸泡1-3h(优选2h)，期间通入H₂(30mL/min)，采用去离子水彻底水洗，80℃干燥2h后，修饰完成。

进一步优选地，所述的铅碳电池负极用铅粉的制备方法，其特征在于：官能团修饰好的豌豆淀粉基炭黑颗粒加入速度为80-240g/min，铅粒的加入速度为8kg/min，将二者均匀缓慢加入到岛津式铅粉机的加铅口处，进入到铅粉机的滚筒中，旋转搅拌后，将制备的铅粉负压抽出，收集过100目筛的粉料，即得铅碳电池负极用铅粉。

采用的铅粒为电解铅，纯度≥99.99％，优选为长方体，尺寸为5mm×8mm×15mm。

本发明采用的豌豆淀粉基炭黑，团聚体链较长，可以有效提高活性物质间的电子连接，提高电极的导电性，同时该物质原生态颗粒小，可以起到隔离硫酸铅晶体，阻止重结晶，抑制硫酸盐化的作用。