多級孔結構導電碳材料的制備方法及用于鉛酸電池的極板與流程

本發明屬于材料學領域，涉及一種電池，具體來說是一種多級孔結構導電碳材料的制備方法及用于鉛酸電池的極板。
背景技術：
：目前,能源危機和環境污染問題的日益突出使得電能、清潔能源的高效存儲及轉換成為全社會亟待解決的問題。其中電化學儲能電池被認為是最有希望的儲能解決方案之一。相比于21世紀最具潛力的高性能二次電池的代表-鋰離子電池，鉛酸蓄電池池的循環壽命比較短，能量功率密度也較低。但是其具有150年的歷史，價格低廉、工藝成熟及安全可靠等性能，使鉛酸電池依然占據全球市場份額的70％以上，至今其技術發展與應用仍在不斷進步。在新技術方面，目前的重力澆鑄極板技術將被連鑄連軋技術、高精度沖壓技術、新型板柵成型工藝、平板管式極板技術、鋼帶無縫雙面涂技術等逐漸代替，將使生產技術更高效更節能節材，從而實現全新的設計思想，使電池具有更高的性價比。在新材料方面，隨著對發泡碳、塑料基板電極、納米氣相二氧化硅膠體材料、超導電炭黑及高環保阻燃材料等研究的逐步深入和在電池中的應用，電池將具有更高的比能量和更高的安全性。在新結構方面，雙極性電極結構、卷繞式極群結構、高電壓水平對稱放置結構、端極柱結構的研究突破，將使電池的性能突飛猛進。隨著新技術、新材料、新結構的進展，鉛酸蓄電池技術將向高比能量、高性價比、寬溫度適應性、長使用壽命方向發展，推動整個鉛酸蓄電池產業不斷的升級與進步。從全球范圍來看，2014年鉛酸蓄電池市場規模為420億美元，同比增長2.6％；2015年全年整個全球鉛酸蓄電池的市場規模約為430億元，同比增幅為2.3％，相對于其他化學電池，鉛酸電池仍為全球占有率最高的儲電裝置產品。然而，隨著對電池功率能量密度和長循環壽命的進一步要求，傳統鉛酸電池已逐漸無法滿足各種應用端的需求。就未來智能電網系統而言，接入大量多種沒有系統慣量的新能源發電機組，這會導致電網發電頻率波動，進一步導致電網崩潰，蓄電池的就要具有調頻調峰，冷啟動，不間斷電源等功能，同時還要求具備至少80％DOD深循環使用壽命4000次以上，才具備商業化的可能。而傳統鉛酸儲能電池80％DOD最多能達到700次循環，且緩慢的氧化還原動力過程無法快速充放電滿足要求；車輛啟停電池等領域決定電池運行狀態總處于部分荷電的狀態，需要在一定電池荷電狀態(SOC)內執行快速大電流充放電的機制，以便提供和回收能量。而鉛酸蓄電池在進行大電流充放電時容易引起硫酸鉛在負極的堆積，減小其使用壽命，并且其SOC在30％～70％，即小于30％時，不能提供所需的啟動電流，而大于70％時不能很好地接受制動和發動機引擎的充電。這使鉛酸蓄電池在啟停中失去了優勢，造成荷電接收能力差且加速硫酸鉛的聚集，極大地降低了鉛酸電池的使用壽命。并最終導致了電池的失效。面對上述挑戰，澳大利亞CSIRO能源技術研究所將鉛酸蓄電池和具有不對稱結構的超級電容器并聯組裝，其主要策略是利用多孔碳材料來全部或者部分取代傳統鉛酸電池的負極(鉛)材料。研究表明，碳材料提高極板導電率，有利于形成電解液離子遷移孔道，能夠促進硫酸在鉛膏內部的傳輸和擴散，并降低鉛離子電導電子生成沉積鉛過電位(下降300-400mV)，降低二價鉛離子還原成鉛的沉積反應活化能，抑制PbSO4的沉積。因此，鉛碳電池的開發帶來了功率和循環使用壽命的大幅度提高。目前，制造此種超級電池的方法已經公開在不同的專利中，例如KR1020060084441A,CA2680743,CA2680747,CN200910183503等。超級電池的充放電能力比傳統的鉛酸電池高50％，壽命至少為其4倍，是被普遍看好的研究熱點之一。然而，由于不同種類的碳材料性質相差較大，如比表面積、電導率、表面官能團種類、豐度以及嵌入化學性質均有較大不同，因此不同碳材料做負極添加劑的效果迥異，這說明電導率的提高并不是電池性能提高的唯一原因。此外，由于鉛酸電池電位范圍較寬，電極內高比表面碳材料可能會發生副反應，生成二氧化碳、一氧化碳等產物并消耗大量電解液中的水，導致電池性能下降。此外，碳材料的高成本、碳源的選擇(乙炔黑、石墨、活性炭及兩者混合)、純度及制備工藝復雜等材料問題均導致超級電池無法突破化成困難、自放電嚴重、水損耗以及碳含量低(<2wt.％。)等瓶頸。技術實現要素：針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種多級孔結構導電碳材料的制備方法及用于鉛酸電池的極板，所述的這種多級孔結構導電碳材料的制備方法及用于鉛酸電池的極板要解決現有技術中的超級電池自放電嚴重、水損耗以及碳含量低的技術問題。本發明提供了一種多級孔結構導電碳材料的制備方法，包括如下步驟：1)按照質量百分比稱取酚醛樹脂、正硅酸乙酯、表面活性劑F127和二氧化硅膠粒，所述的酚醛樹脂、正硅酸乙酯、表面活性劑F127和二氧化硅膠粒的質量比為1：2.08：1.6：1～5；2)將酚醛樹脂溶于乙醇溶液中，得到質量百分比濃度為20％的酚醛樹脂乙醇溶液；3)將表面活性劑F127溶解于含有HCl的乙醇溶液中，在40℃下攪拌直到溶液澄清；4)在步驟3)獲得的溶液中依次加入正硅酸乙酯、二氧化硅膠粒和酚醛樹脂乙醇溶液，繼續攪拌1～3小時后，將混合物轉移到一個容器中，先在室溫下擱置5～8h揮發乙醇，隨后在100℃的反應爐中經受24h的熱聚合過程，得到淡黃色透明的薄膜，將薄膜取出并研磨成粉末；5)將步驟4)的粉末放置于一個管式馬弗爐中，在氮氣氛保護下進行碳化，碳化的過程是先以2℃·min-1的速率升至350℃，并在該溫度下保持2h；接下來以1℃·min-1的速率升至500℃并保持2h；最后以2～10℃·min-1的速率升至700-1000℃，同樣在該溫度下保持2h，得到多級孔結構碳/氧化硅復合材料；6)將步驟5)制備的多級孔結構碳/氧化硅復合材料浸入含量為5wt.％的HF中12h，移除氧化硅只保留多級孔結構的碳組分，用去離子水反復清洗樣品，然后在80℃的真空干燥箱中充分干燥，得到多級孔結構導電碳材料。進一步的，HCl的乙醇溶液中HCl和表面活性劑F127的質量比為HCl(1.0g):F127(1.6g)。進一步的，所述的酚醛樹脂制備方法如下：稱取苯酚，溶解于一個反應容器中，加入NaOH的水溶液攪拌后，加入甲醛并且保持溫度始終低于50℃，然后升高溫度到70～75℃持續攪拌1小時，停止升溫使混合物自然冷卻到室溫，利用鹽酸調節pH值為7，最后利用旋轉蒸發儀在50℃下去除水分，最后將淡黃色的產物溶解于20wt％的乙醇溶液中備用；其中，苯酚、NaOH和甲醛的質量比為0.61：0.026：1.05。進一步的，所述酚醛樹脂與二氧化硅膠粒的組成質量比例范圍是1:1.5，優先范圍為1:1～2。進一步的，將步驟4)的粉末放置于一個管式馬弗爐中，在氮氣氛保護下進行碳化，碳化的過程是先以2℃·min-1的速率升至350℃，并在該溫度下保持2h；接下來以1℃·min-1的速率升至500℃并保持2h；最后以10℃·min-1的速率升至900℃，同樣在該溫度下保持2h。進一步的，得到多級孔結構導電碳材料具有開放孔道和有序介觀結構，介孔隧道的孔徑范圍為6-8nm，無序大孔的孔徑為70-100nm。本發明還提供了通過上述的方法獲得的多級孔結構導電碳材料。本發明還提供了一種用于鉛酸電池的極板，含有上述的多級孔結構導電碳材料，所述的多級孔結構導電碳材在極板中的質量百分比濃度為1-20wt.％，優先范圍為1-10wt.％。本發明還提供了一種鉛酸電池，其負電極選自上述的用于鉛碳電池的極板。進一步的，上述的一種鉛酸電池，還包括酸性電解液，所述酸性電解液為硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸、醋酸、或者草酸溶液中的任意一種。本發明提供了一種開放式局部有序整體無序，具有高比表面積、多級孔結構的導電碳材料，本發明的方法通過合成特殊結構的碳材料，通過設計適宜的多孔結構提供大量的反應活性接觸面積，可在顯著提高活性物質載量的條件下，依然能保證電子/離子快速暢通傳輸，最大程度降低濃差極化。這種材料可以用作鉛酸電池負極添加劑材料均能有效地降低電極的內阻，提高活性物質利用率和充放電倍率，同時可以穩定電極結構，提高循環使用壽命。本發明以多組分共組裝設計開放式局部有序整體無序的納米多級孔結構，顯著地降低孔內離子傳輸電阻、提供更為快速的離子傳輸通道以及縮短短擴散路徑。這種材料可以用作鉛酸電池負極添加劑材料有效地降低電極的內阻，提高活性物質利用率和充放電倍率，同時可以穩定電極結構，提高循環使用壽命，并且制備工藝簡單，適于產業化規模，具有較高的經濟價值。本發明構建了一種新型的具有高比表面積、多級孔結構的導電碳骨架，通過設計適宜的多孔結構提供大量的反應活性接觸面積，可在顯著提高活性物質載量的條件下，依然能保證電子/離子快速暢通傳輸，最大程度降低濃差極化。本發明的技術效果在于：1)材料的合成工藝過程簡單，工業裝置已經廣泛應用于大量化工產品的合成，容易大規模生產；2)所得到的碳材料具有穩定的多級孔結構，有利于固化過程中與負極鉛膏相互接觸形成良好的界面，材料工作過程中結構不發生改變，抑制負極硫酸鹽化，提供穩定的導電網絡，提高循環壽命；3)在所得到的碳材料具有特殊的形貌特征，有利于離子的快速傳輸，同時具有高導電性，能有效降低負極的內阻，從而實現較高的電容量、充放電速度及大電流充放電性能；4)所得到的多級孔結構碳材料混入鉛酸電池的負極材料中，可以有效提高鉛酸電池的活性物質利用率，提升電池能量密度；5)優異的低溫性能，有效的提高活性物質的導電性和孔隙率，有利于硫酸溶液的擴散，其低溫下容量保持率約為鉛酸電池的兩倍；延長了電池在極端條件下的使用壽命；6)所得到的新型電池體系，同時實現了低成本，高能量密度，高倍率性能，長壽命和安全性；7)引入具有高導電性、多級式的架構及三維連續的納米網絡，實現快速的動力學反應和高效的離子傳輸速率，并且增強材料結構和組元界面的穩定性，使鉛碳電極具有長效穩定的循環壽命；8)合理優化孔結構，匹配孔結構參數如孔徑、孔尺寸分布、孔體積、孔連通性和比表面積，提供大量活性接觸面積以及縮短離子擴散路徑，從而保證電荷和離子在整個電極體內能夠進行快速的傳輸；9)提高單位體積內電極內碳含量，優化各組元配比，提高電容量和倍率性能。本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明的這種新型碳材料的制備工藝簡單，適于產業化規模，具有較高的經濟價值，當引入鉛酸電池作為負極時，能夠使其同時實現高容量、高倍率及長循環壽命的要求，這種材料作為添加劑應用于鉛酸電池負極中顯示出優異的能量，功率和循環性能。因其高導電的多級孔構，可以預見這種碳材料還可以應用于其他領域。附圖說明圖1為商用活性碳、有序介孔碳和新型多級孔碳材料的氮氣吸附等溫線和孔徑分布(嵌入圖)。圖2為商用活性碳、有序介孔碳和新型多級孔碳材料的小角X-射線衍射對比。圖3為具有多級孔結構的導電碳材料的掃描電鏡照片。圖4為具有多級孔結構的導電碳材料的透射電鏡照片:多級孔結構碳骨架A)低倍率B)高倍率C)孔壁高清TEM。圖5為新型多級孔碳材料在不同倍率下的循環伏安曲線(A)和恒流充放電曲線(B)。圖6為混合不同含量多級孔碳的負極板的交流阻抗圖。圖7為A)混合不同含量多級孔碳的負極板化成曲線；B)化成后混合多級控結構碳和商用活性炭負極板的表面。圖8為混合不同含量多級孔碳的負極板0.5C倍率放電曲線。圖9為混合2wt.％多級孔碳的負極板不同倍率放電倍率曲線。圖10為混合不同含量多級孔碳的負極板100％DOD深循環壽命。圖11為混合2wt.％多級孔結構碳鉛炭電池大電流加速模擬50％DOD循環壽命。
發明內容下面通過具體實施例進一步闡述本發明的優點，但本發明的保護范圍不僅僅局限于下述實施例。本發明所用試劑及原料均市售可得。實施例1:制備多級結構的導電碳材料該制造方法包含如下步驟：1)酚醛樹脂前驅體的合成首先在40～42℃的溫度范圍內溶解0.61g的苯酚(phenol)于燒瓶中，加入20wt.％的NaOH水溶液0.13g攪拌10分鐘后，逐滴加入1.05g的甲醛并且保持溫度始終低于50℃，然后升高溫度到70～75℃持續攪拌1小時，停止升溫使混合物自然冷卻到室溫，利用鹽酸調節pH值大約為7，最后利用旋轉蒸發儀在50℃下去除水分，最后將淡黃色的產物溶解于20wt％乙醇溶液。2)多級孔結構碳/氧化硅復合材料合成多級孔結構的碳/氧化硅復合材料是由三組分結構單元(酚醛樹脂、低聚硅酸鹽TEOS和表面活性劑F127)共組裝制備得到，首先將1.6g的F127溶解于含有1g0.2MHCl的乙醇溶液中，在40℃下攪拌1h直到溶液澄清。然后依次加入2.08gTEOS、1.5g二氧化硅膠粒和5g20wt.％的酚醛樹脂乙醇溶液，繼續攪拌2小時后，將混合物轉移到表面皿中，先在室溫下擱置5～8h揮發乙醇，隨后在100℃的爐子中經受24h的熱聚合過程，此時得到的產物為淡黃色透明的薄膜，將其刮出并研磨成細小的粉末。最后于管式馬弗爐中氮氣氛保護下進行碳化過程：首先以2℃·min-1的速率升至350℃，并在該溫度下保持2h；接下來以1℃·min-1的速率升至500℃并保持2h；最后以10℃·min-1的速率升至900℃，同樣在該溫度下保持2h。3)多級孔結構碳材料合成將制備的多級孔結構碳/氧化硅復合材料浸入含量為5wt.％的HF中12h，移除氧化硅只保留多級孔結構的碳組分，用去離子水反復清洗樣品，然后在80℃的真空干燥箱中充分干燥，得到目標產物。以下結合附圖，說明通過實施例1所獲得的多級孔結構碳材料的性能：圖1所示為實施例1所制備得到的多級孔結構的碳材料的氮氣吸附等溫線和孔徑分布對比圖。從圖中看出多組分共組裝合成的多級孔結構碳材料的氮氣吸附等溫線分別存在兩個滯后環，說明材料具有介孔/大孔的結構。位于P/Po＝0.6～0.8區間的吸附和脫附支平行，表明典型的H1型滯后環，說明該材料具有較大孔徑以及圓柱狀的介孔隧道；此外，相對分壓P/Po>0.8的區間還存在一個非平行的滯后環，表明去除二氧化硅膠粒形成的無序大孔存在，其孔徑分布圖進一步證明了多級孔結構的存在，介孔和大孔的孔徑大約在5nm和70nm左右。以上的實驗結果證明了設計構想的多級孔結構具有整體無序，局部有序的特征。表1通過多點BET法和BJH模型計算分別得到商用活性炭，有序介孔碳和多級孔結構碳的孔結構參數。從表中可以看出，多級孔結構碳能提供更高的比表面積、孔體積和孔徑尺寸，這樣的結構不僅能通過可調控的孔結構便于電子和離子快速傳輸保持整個復合體系優良的導電性能，還能裝載更多質量的活性金屬氧化物，極大地提高比容值和倍率性能。表1商用活性碳、有序介孔碳、及多級孔結構的孔結構參數圖2進一步展示了新型多級孔碳的小角度XRD曲線。圖中可以看出隨無序大孔的引入，多級孔結構的XRD曲線在(110)晶面的衍射峰，明顯寬化并且向小角度轉移(2θ≈0.62°)。這一結果說明介觀有序度明顯下降，大孔之間無序的連通造成材料內部產生很多空位，破壞了二維六方介孔隧道的長程有序。但肩峰的存在證明有序的介孔隧道并沒有完全被破壞，而是從長程有序的轉變為局部有序。圖3給出了去除結構導向劑后的多孔結構碳SEM形貌圖片，圖中觀察到多級孔結構碳材料具有直徑范圍為70～100nm的無序大孔(圖3(A))，所有的大孔都呈球狀形貌，并且彼此之間相互聯通，構成一個三維貫穿的體系。圖3(B)中看出大孔區域間存在條紋狀排列的有序介孔隧道，這是由F127與TEOS相互之間通過共組裝合成的有序介孔結構，其中TEOS能夠有效地防止碳化過程中碳骨架的收縮和變形。圖4為多級孔結構碳骨架A)低倍率B)高倍率C)孔壁搞清TEM，進一步展示了多級孔結構的TEM形貌照片有所不同，從圖中清晰看到條紋狀排列的有序介孔隧道(～6-8nm)貫穿整個大孔內壁，孔之間聯通性不僅縮短離子快速傳輸路徑而且最低程度減小內孔電阻。此外，大孔和介孔的堆疊會形成大量微孔(<2nm)，便于將離子局限于孔內捕獲電荷增加比電容。因此，構建這種新型多極孔結構克服通常存在于多孔電極材料中的電化學過程動力學限制。為了對實施例1中獲得的多級孔結構導電碳材料性能進行進一步的研究，以下將通過實施例2和3，進一步對通過實施例1而獲得的碳材料所制備得到的電極及極板的性能進行研究。實施例2:多級孔結構碳電極的制備與電化學特性表征過程將所得高導電性的多級孔材料配置成電極漿料或直接與導電材料結合做成電極；例如，將該碳材料與導電劑，粘結劑，分散溶劑以一定比例混合均勻得到電極漿料，涂敷于集流體上，干燥形成電極。所得電極與正極組合，加隔膜和電解液形成初始電池；電池經過活化后邊得到性能優異的鉛炭電極。例如，所得電極與氧化鉛電極配對，利用隔膜分隔，加入酸性電解液后組成單體電池，并進行電化學測試。新型多極孔結構碳材料能提供高比表面積和孔體積，較大孔徑尺寸以及特殊設計的孔結構，這使它有望成為理想的雙電容電極材料。圖4(A)分別給出了多級孔結構碳材料在不同掃描速率5，10，20mV·s-1下的循環伏安曲線，從圖中可以看出該電極在硫酸鈉的中性電解液中很穩定，表現出了理想電容的行為特征。當掃描速率增大到20mV/s，循環伏安曲線依然可以保持理想電容近似對稱矩形的特征，幾乎沒有極化現象出現，這表明由于相互貫通的孔結構和石墨化碳骨架的高導電性決定電極具有良好的倍率性能。此外，電流密度增高會造成電荷傳遞、離子擴散以及電解液傳輸引發的極化增大，圖4(B)分別給出了多級孔結構碳材料在100，200mA·g-1和1A·g-1不同電流密度下的恒流充放電曲線，電流密度恒定時，電極電壓隨時間呈線性變化，符合雙電層電容的固有特征。經過計算該碳材料的顆容量為70-100mAh/g，隨著電流密度增加，電解液電阻增大，電容值降低。這種特殊設計的孔結構賦予碳材料良好的倍率性能，它具有比商業化活性炭和有序介孔碳和更高的比電容和大電流充放電性能，可以被作為具有潛力的超級電容器的電極材料。更重要的是，導電性高的碳結構還能作為具有高能量的雜化納米復合材料的功能性碳組分。實施例3：鉛碳電池負極極板的制備方式將實施例1中獲得的多級孔結構導電碳材料按照不同比例作為添加劑加入負極和膏，按照電動助力自行車的鉛酸電池負極的配方(附表2)進行制板。固化和化成的流程見表3，固化和化成的具體參數參見表4。最后將化成后的極板干燥后，采用傳統鉛酸電池的方式進行組裝、灌酸及密封后擱置24h，進行測試。表2鉛碳電池負極制備配方表3鉛碳電池固化過程參數溫度濕度時間148℃>98％48h270℃<2％5h合計53h表4鉛碳電池內化成過程參數電流時間13.6A充電2.8h24.4A充電14.5h33.6A充電6h42.0A放電8h54.0A充電7.5h62.0A放電8.0h74.0充電5.5h82.8A充電5.5h92.0放電8.0h104.0A充電10h圖5所示為混合不同含量多級孔結構導電碳材料加入后鉛酸負極極板的交流阻抗譜。對比，多級孔結構碳粉末的制備參見實施例1，該粉末以2％和10％的重量百分比，按照實施例3的方式制備鉛酸電池負極極板的制備方式[參見表2鉛酸電池負極極板的鉛膏配方]進行固化[表3鉛酸電池負極固化過程參數]，其他所需的對比樣鉛酸正負極均于商業購買獲得。所測試極板按照2V或12V電池組裝，AGM隔膜厚度為0.7mm(100kPa)，內化成后電解液為密度1.28s.g.硫酸180ml/單格，整個化成程序參見[表4鉛酸電池負極化成參數]表7，化成后的極板在電解液為密度1.28s.g.的硫酸中進行測試。實驗結果表明多級孔結構碳添加劑的引入極大地降低了傳統鉛酸電池的負極的電荷傳遞內阻，設計的多級孔結構使得電解液的擴散內阻顯著降低。圖6所示為混合不同含量多級孔碳的負極板對比純鉛酸負極的交流阻抗圖，多級孔結構碳粉末的制備參見實施例1，該粉末以0％，2％和10％的重量百分比，按照實施例3的方式制備鉛酸電池負極極板的制備。從圖中可以看到混合不同含量的碳對Pb負極的電荷傳遞電阻影響不大，但具有多級孔結構能更便于將電解液輸送進極板內部，更像一個泵在吸電解液，所以擴散內阻顯著降低。圖7為混合不同含量多級孔碳的負極板化成曲線對比，多級孔結構碳粉末的制備參見實施例1，該粉末以0％，2％和10％的重量百分比，按照實施例3的方式制備鉛酸電池負極極板的制備。圖7A)實驗結果表明多孔結構碳的引入極大地降低了傳統鉛酸電池的負極電極電勢，隨著碳含量增加，電池內阻和電池充電電壓均降低，化成過程充電電壓從2.54V降低到2.51V和2.49V，平均降低了0.25V，這說明有效提高了負極極板的化成轉化效率。圖7B)為化成后混合多級孔結構碳和商用活性炭負極的表面，可以清楚的看到多級孔結構碳由于純度高對于抑制析氫電位有幫助，而商用的活性炭會使得極板表面有很多鼓包，嚴重影響電極結構的穩定性。圖8為混合不同含量多級孔碳的負極板0.5C倍率放電容量曲線對比，可以看出混合多級孔結構碳材料可以提高鉛的負極活性物質利用率，極板內部通過大孔存儲大量的電解液，再利用介孔隧道傳輸離子，其中混合2wt.％的鉛炭負極板容量最高。圖9為混合2wt.％多級孔碳的負極板不同倍率放電容量曲線對比，高倍率1C電流放電，其克容量和活性物質利用率變化如表5所示：表1混合不同多級孔結構碳材料后負極極板初始放電容量和活性物質利用率樣品0.25C0.5C1C初始放電容量(mAh/g)1009586負極活性物質利用率(％)39％37.4％33％圖10所示為混合不同含量多級孔結構鉛碳負極循環壽命曲線，多級孔結構碳粉末以0％，2％和10％的重量百分比混合。整個測試程序按照0.25C充電恒壓限流，0.5C電流放電至1.75V，隨著碳含量增加，負極活性物質利用率和循環容量保持率均提高，循環40次時容量保持率分別為97.9mAh/g，104mAh/g和102mAh/g，庫倫效率接近100％。碳存在使得負極活性物質利用率從常規的33％提高到37.4％和)39.3％，充分體現了多級孔結構的碳材料可以提高鉛酸電池負極的結構穩定性，提升循環壽命。圖11所示為大電流加速模擬50％DOD鉛酸電池對比混合2wt.％多級孔結構碳鉛炭電池循環壽命，以0.8C電流充電42min，1.7C電流放電18min，放電深度為50％DOD最后終止壽命的條件為放電電壓低于1.75V/單格。圖中可以看到商用鉛酸電池循環517次，混合了多級孔結構碳的新型鉛炭電池循環1750次，幾乎是鉛酸電池壽命的3.5倍，說明多級孔結構碳的存在有效抑制了鉛負極的硫酸鹽化。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。當前第1頁1 2 3