[发明专利]一种铅碳电池用负极及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种铅碳电池用负极，包括铅材料，所述负极中含有铅和铟双毒化的活性炭，其含量为0.1～30wt％。其中碳材料的比表面积为100～4000m²/g；活性炭中铅和铟元素的沉积量为0.1～20wt％；铅与铟的质量比1:100～100:1。将双金属毒化活性炭掺加到铅碳电池负极中，能够使负极硫酸盐化及析氢得到有效抑制，降低电池使用过程中的水耗，进一步提高铅碳电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及铅碳电池领域，特别涉及储能电池与启停电池领域。

背景技术

铅碳电池是目前最容易替代铅酸电池的一种新型电池，其特点主要包括循环寿命长，成本低，以及具有相对完善的工业生产工艺。铅碳电池是通过向铅酸电池负极板中掺加一定量的活性炭与导电碳材料，最大程度地消除电池运行过程中的硫酸盐化问题，进而有效的提升电池的使用寿命。但是负极中引入普通活性炭会极大的增加负极的析氢电流，导致电池使用过程中水耗特别严重最终导致电池失效，因此能否解决铅碳电池负极析氢的问题成为铅碳电池能否全面取代铅酸电池的核心问题。铅、铟等元素本身具有较高的析氢电位以及还原电位，因此将这类金属离子与均匀分部于活性炭表面占据析氢活性位点将有效抑制活性炭的析氢，进而大幅延长铅碳电池的使用寿命。目前常用的抑制析氢的方法是向碳材料中添加铟元素及其化合物，但铟及其化合物成本较高，并且其抑制析氢的效果已达到理论极限。而采用多种金属元素添加至活性炭中抑制析氢的方法不仅能进一步提高活性炭的析氢电位，同时能降低成本。基于上述思想本发明提供的新型铅碳电池负极板将大幅延长现有铅碳电池的寿命。

发明内容

本发明的目的是利用铅铟双金属掺杂解决铅碳电池负极添加碳材料后产生严重析氢的问题。

一种铅碳电池用负极，包括铅材料，所述负极中含有铅和铟双毒化的活性炭，其含量为 0.1～30wt％。其中碳材料的比表面积为100～4000m²/g；活性炭中铅和铟元素的沉积量为 0.1～20wt％；铅与铟的质量比为1:100～100:1。

一种新型铅碳电池负极板的制备方法，以工厂负极板配方为基础，在和膏过程中添加铅铟双毒化活性炭材料。

上述铅碳电池负极版在铅碳电池中的应用。

具体实施方式

将硝酸铅以及硝酸铟(四水)加入到去离子水中，搅拌至充分溶解，得到硝酸铅、硝酸铟混合溶液。其中硝酸铅以及硝酸铟(四水)的浓度分别为0.1wt～饱和浓度，硝酸铅和硝酸铟的质量比为1:100～100:1。称取一定量活性炭(比表面积为100～4000m²/g)加入到上述混合溶液中搅拌均匀得到浆液，浆料中活性炭的含量为1～50wt％。将所得浆液在85℃下烘干 20小时，得到沉积有铅和铟的活性炭。铅铟在被毒化活性炭中所占的百分数为0.1～20wt％，铅铟的质量比为1:100～100:1。

将铅铟毒化活性炭作为铅碳电池负极铅膏添加剂之一，其中毒化后的活性炭占铅膏总质量的0.1～20wt％。铅碳电池负极的制备包括以下步骤：

(1)将铅粉、铅和铟双毒化的活性炭、硫酸钡按质量比100:(0.2～10):(0.5～5)，干混均匀得混合粉料；然后按每100质量份铅粉5～20质量份去离子水的比例将去离子水加入到混合粉料中，搅拌均匀；最后按每100质量份铅粉1～10质量份密度为1.1～1.4g/mL的硫酸的比例边搅拌边滴加密度为1.1～1.4g/mL的硫酸，搅拌均匀，得到负极铅膏。其中改性活性炭占铅膏总质量的0.2～10％；

(2)将铅膏刮涂到板栅上，经固化干燥得到铅碳电池负极板。负极板上活性物质厚度为0.1～10mm；固化温度为10～100℃，相对湿度为10～100％，固化时间为1～50h；干燥温度为10～200℃，相对湿度为0～80％，干燥时间为1～50h。