專利名稱：一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種電池負極的制備方法，尤其涉及一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法。
背景技術：
人類進入21世紀后，面臨環境與資源兩大挑戰，自然資源日趨枯竭，碳氧化物排量與日俱增，特別是交通運輸的尾氣排放對溫室效應造成了不可低估的影響。人類直面保 護環境與合理利用資源兩大亟待解決的問題。向電動車時代靠攏，發展“綠色交通”，尾氣零排放、無污染、無噪音的電動車輛有著廣闊發展前景。隨著電動汽車，電動自行車等電動車輛的迅速發展，鉛酸蓄電池由于其工藝成熟、性能穩定、安全性高、價格低廉受到了市場的青睞，目前鉛酸蓄電池在電動自行車市場上的占有率達到95%以上。由于鉛酸蓄電池自身的特點，其充電電流不能過大，一般選擇充電電流為額定容量的10-30%，而且每次充電一定要充滿電，這樣才有利于延長其使用壽命，致使電池需要較長時間的充電。但是在實際應用中，受這一條件的限制電池經常會出現欠充電狀態下的運行。欠充電狀態使用會加速負極硫酸鹽化的進程，使負極活性物質性能失效，進而整個電池報廢。針對這些問題，國內外專家考慮在蓄電池負極中加炭來改善和提高鉛酸蓄電池作為動力電池和儲能電池的應用，并逐漸提出超級電池的概念，設計制造具有超級電容器功能的蓄電池。
發明內容
本發明的目的是提供一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法，該方法制備負極板，其活性物質的孔率和利用率高，具有高的比電容和良好的電化學性的穩定性，可提高蓄電池的綜合性能，以適應作為動力電源和儲能電源的要求。為了實現上述目的，本發明提供的一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法包括如下步驟
步驟I，制備鉛碳復合材料
將活性炭、乙炔黑、聚偏氯乙烯及氮甲基吡咯烷酮按(50-70) : (10-20) : (5-15) : (25-40)的質量比進行混合，將混合料均勻涂覆到不銹鋼板上，干燥；再將上述不銹鋼板作為負極浸沒到濃度為0. 5-0. 8mol/L醋酸鉛溶液中,浸潤20-40分鐘后，以鉛板為正極，在電流密度為100-150 mA/cm2條件下電沉積20-40秒，將電沉積后的不銹鋼板取出，干燥，將干燥產物從不銹鋼板上刮下即得到鉛碳復合材料；
步驟2，配比負極鉛膏的原材料
按如下物質質量百分比配比負極鉛膏的原材料
微米級鉛粉20-55%
上述制備的鉛碳復合材料40-75%乙炔黑2-3%
In2 (SO4)3 粉末0. 5-1%
聚酯纖維0. 5-1%
腐植酸2-3% ；
步驟3，混料和膏
將上述固體原料在轉速為500轉/分-700轉/分的條件下混合6-10小時，然后加入固體原料總重量15-20%的去離子水攪拌1-2小時，邊攪拌邊以噴淋狀加入固體原料總重量8-10%的密度為1. 31-1. 35g/cm3的硫酸溶液，繼續攪拌2_3小時，控制和膏溫度為55_65°C，當溫度降至40°C以下后出膏，得到碳基鉛酸蓄電池用負極鉛膏；
步驟4，制備負極板
將鉛膏涂覆在負極板柵上，然后進行固化、干燥，即得鉛碳電池負極板。其中，步驟I中，將混合料均勻涂覆到不銹鋼板上后，所述干燥為在70-80°C條件下真空干燥6-7小時。其中，步驟I中電沉積后，所述干燥為在90-100°C條件下真空干燥4-6小時。本發明還提供了一種上述方法制備的碳基鉛酸蓄電池的負極。
具體實施例方式實施例一
制備鉛碳復合材料
將活性炭、乙炔黑、聚偏氯乙烯及氮甲基吡咯烷酮按50:10:5:25的質量比進行混合，將混合料均勻涂覆到不銹鋼上，放于真空干燥箱中，在70°C條件下干燥7小時，再將上述不銹鋼板作為負極浸沒到濃度為0. 5mol/L醋酸鉛溶液中，浸潤40分鐘后，以鉛板為正極，在電流密度為100 mA/cm2條件下電沉積40秒，將電沉積后的不銹鋼板取出，放于真空干燥箱中，在90°C條件下干燥6小時，將干燥產物從鈦板上刮下，即得到鉛碳復合材料。 配比負極鉛膏的原材料
按如下物質質量百分比配比負極鉛膏的原材料
微米級鉛粉20%
上述制備的鉛碳復合材料72%
乙炔黑3%
In2 (SO4) 3 粉末1%
聚酯纖維1%
腐植酸3%。混料和膏
將上述固體原料放入混料罐中，在轉速為500轉/分的條件下混合10小時，然后加入固體原料總重量15%的去離子水攪拌I小時，邊攪拌邊以噴淋狀加入固體原料總重量8%的密度為1. 31g/cm3的硫酸溶液，繼續攪拌2小時，控制和膏溫度為55°C，當溫度降至40°C以下后出膏，得到碳基鉛酸蓄電池用負極鉛膏。制備負極板
按常規方法，將鉛膏涂覆在負極板柵上，然后進行固化、干燥，即得鉛碳電池負極板。
實施例二
制備鉛碳復合材料
將活性炭、乙炔黑、聚偏氯乙烯及氮甲基吡咯烷酮按70:20:15:40的質量比進行混合，將混合料均勻涂覆到不銹鋼上，放于真空干燥箱中，在80°C條件下干燥6小時，再將上述不銹鋼板作為負極浸沒到濃度為0. 8mol/L醋酸鉛溶液中，浸潤20分鐘后，以鉛板為正極，在電流密度為150 mA/cm2條件下電沉積20秒，將電沉積后的不銹鋼板取出，放于真空干燥箱中，在100°C條件下干燥4小時，將干燥產物從鈦板上刮下，即得到鉛碳復合材料。配比負極鉛膏的原材料
按如下物質質量百分比配比負極鉛膏的原材料
微米級鉛粉55%
上述制備的鉛碳復合材料40%
乙炔黑2%
In2 (SO4)3 粉末0. 5%
聚酯纖維0. 5%
腐植酸2%。混料和膏
將上述固體原料放入混料罐中，在轉速為700轉/分的條件下混合6小時，然后加入固體原料總重量20%的去離子水攪拌2小時，邊攪拌邊以噴淋狀加入固體原料總重量10%的密度為1. 35g/cm3的硫酸溶液，繼續攪拌3小時，控制和膏溫度為65°C，當溫度降至40°C以下后出膏，得到碳基鉛酸蓄電池用負極鉛膏。制備負極板
按常規方法，將鉛膏涂覆在負極板柵上，然后進行固化、干燥，即得鉛碳電池負極板。 比較例
按如下物質質量百分比配比石墨復合負極的原材料
鉛粉75%
活性碳20%
乙炔黑2%
硫酸鈣0. 5%
聚酯纖維0. 5%
腐植酸2%。其他步驟同實施例二。應用實施例一、二和比較例的負極板組裝成的閥控式密封鉛酸蓄電池進行性能測試，在測試溫度為35°C下進行電性能測試，經測試該實施例一和二的的材料與比較例的材料相比，首次放電比容量提升了 70-80%以上，循環壽命提高了 2倍以上。以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟I，制備鉛碳復合材料 將活性炭、乙炔黑、聚偏氯乙烯及氮甲基吡咯烷酮按(50-70) : (10-20) : (5-15) : (25-40)的質量比進行混合，將混合料均勻涂覆到不銹鋼板上，干燥；再將上述不銹鋼板作為負極浸沒到濃度為O. 5-0. 8mol/L醋酸鉛溶液中，浸潤20-40分鐘后，以鉛板為正極，在電流密度為100-150 mA/cm2條件下電沉積20-40秒，將電沉積后的不銹鋼板取出，干燥，將干燥產物從不銹鋼板上刮下即得到鉛碳復合材料； 步驟2，配比負極鉛膏的原材料· 按如下物質質量百分比配比負極鉛膏的原材料 微米級鉛粉20-55% 上述制備的鉛碳復合材料40-75% 乙炔黑2-3%In2 (SO4)3 粉末0. 5-1% 聚酯纖維0. 5-1% 腐植酸2-3% ； 步驟3，混料和膏 將上述固體原料在轉速為500轉/分-700轉/分的條件下混合6-10小時，然后加入固體原料總重量15-20%的去離子水攪拌1-2小時，邊攪拌邊以噴淋狀加入固體原料總重量8-10%的密度為1. 31-1. 35g/cm3的硫酸溶液，繼續攪拌2_3小時，控制和膏溫度為55_65°C，當溫度降至40°C以下后出膏，得到碳基鉛酸蓄電池用負極鉛膏； 步驟4，制備負極板 將鉛膏涂覆在負極板柵上，然后進行固化、干燥，即得鉛碳電池負極板。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I中，將混合料均勻涂覆到不銹鋼板上后，所述干燥為在70-80°C條件下真空干燥6-7小時。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I中電沉積后，所述干燥為在90-100°C條件下真空干燥4-6小時。
4 .一種如權利要求1所述方法制備的碳基鉛酸蓄電池的負極。
全文摘要
本發明公開了一種碳基鉛酸蓄電池的負極的制備方法將活性炭、乙炔黑、聚偏氯乙烯及氮甲基吡咯烷酮混合，涂覆到不銹鋼上，作為負極浸沒到醋酸鉛溶液中浸潤，以鉛板為正極，電沉積后取出，干燥得到鉛碳復合材料；配制負極鉛膏的原材料；將負極鉛膏的原材料混合，以噴淋狀加入硫酸溶液，得到碳基鉛酸蓄電池用負極鉛膏；將鉛膏涂覆在負極板柵上，即得鉛碳電池負極板。本發明制備的碳基鉛酸蓄電池的負極，采用特殊方法制備的具有高孔隙率和結構穩定性的鉛碳復合材料作為碳基鉛酸蓄電池負極材料的主料之一，并采用了特定負極膏配料，具備較高活性物質利用率和循環穩定性，用于碳基鉛酸蓄電池時，具有高比容量，超穩定的循環性能，使用壽命長。
文檔編號H01M4/20GK103022429SQ20121049343
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者姜波 申請人:上海錦眾信息科技有限公司