鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液及其制備方法、應用
【專利摘要】本發明公開了一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液，所述鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液由以下質量百分比的組分組成：0.5~10%預處理的碳納米管，0.5~6%萘磺酸鹽甲醛縮聚物，余量為去離子水。本發明選擇萘磺酸鹽甲醛縮聚物作為分散劑，通過萘磺酸鹽甲醛縮聚物吸附在預處理的碳納米管表面形成雙電層，產生靜電排斥和空間位阻雙重作用，相對于乳化分散，能大大提高預處理的碳納米管的分散穩定性，且不影響電池性能。本發明還提供了一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，工藝步驟簡單，對設備無特殊要求，易于實施，生產成本低廉，適合大規模推廣應用。
【專利說明】
鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液及其制備方法、應用
技術領域
[0001] 本發明設及一種鉛酸蓄電池添加劑，尤其是設及一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管 分散液及其制備方法、應用。
【背景技術】
[0002] 由于鉛酸蓄電池性能穩定、成本低等優點，仍然是目前應用最廣泛的可再充電能 量存儲系統。
[0003] 為了滿足電池在爬坡加速、啟動W及再生制動過程中的動力需求W及高倍率放電 情況下的高循環壽命需求，提高鉛酸蓄電池高倍率充放電性能和使用壽命成為當務之急。
[0004] 在電池活性物質中添加炭材料能夠提高電池的充電接受能力和高循環穩定性;抑 審lJPbS〇4的持續增長和失活，提高活性物質的分散及利用率;能夠減緩硫酸鹽化的趨勢，提 高高倍率放電下電池的循環壽命。碳納米管因其納米級的顆粒、優良的一維導電性、高活性 比表面積、獨特的力學性能和電化學特性等，是鉛酸蓄電池炭添加劑中的最佳選擇之一。
[0005] 例如，申請公布號CN 105161770 A，申請公布日2015.12.16的中國專利公開了一 種鉛酸蓄電池鉛膏添加劑，所述鉛酸蓄電池鉛膏添加劑由W下質量百分含量的組分組成： 0.5~5%預處理的一維納米碳材料，0.5~6%分散劑，余量為去離子水，所述分散劑為十二燒 基硫酸鋼、十二烷基苯橫酸鋼、聚乙締基化咯燒酬或聚丙締酸。該添加劑中的分散劑均為表 面活性劑，其是通過乳化作用而使預處理的一維納米碳材料分散，而當預處理的一維納米 碳材料的相互靠近時，極易因預處理的一維納米碳材料之間的吸引力而發生聚集，分散穩 定性較差。
【發明內容】
[0006] 本發明是為了解決現有技術的鉛酸蓄電池鉛膏添加劑分散穩定性差的問題，提供 了一種配方合理科學，對電池性能無任何影響，成本低，分散穩定性好的鉛酸蓄電池用水性 碳納米管分散液。
[0007] 本發明還提供了一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，工藝步驟簡 單，對設備無特殊要求，易于實施，生產成本低廉，適合大規模推廣應用。
[000引為了實現上述目的，本發明采用W下技術方案： 本發明的一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液，，所述鉛酸蓄電池用水性碳納米管 分散液由W下質量百分比的組分組成:0.5~10%預處理的碳納米管，0.5~6%糞橫酸鹽甲醒縮 聚物，余量為去離子水，所述薬橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=化。本發明選擇糞橫酸鹽甲醒縮聚物作為分散劑，在水中離解產生電荷，當糞 橫酸鹽甲醒縮聚物在預處理的碳納米管顆粒表面的吸附達到飽和時，吸附層糞橫酸鹽甲醒 縮聚物的分子數不再變化，再增加糞橫酸鹽甲醒縮聚物的質量分數，剩余的分子分布在擴 散層中，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子中的反離子將進入吸附層，壓縮雙電層，使顆粒表面的C 電位下降。糞橫酸鹽甲醒縮聚物在預處理的碳納米管界面上吸附，使預處理的碳納米管界 面帶電，并產生C電位，分散的預處理的碳納米管顆粒相互靠近時，由于雙電層的靜電排斥 而分離，從而維持其分散穩定性。本發明中通過糞橫酸鹽甲醒縮聚物吸附在預處理的碳納 米管表面形成雙電層，具有靜電排斥和空間位阻雙重作用，從而能長久并有效維持預處理 的碳納米管的分散穩定性。
[0009] -種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，包括W下步驟： (1)制備預處理的碳納米管：將碳納米管浸沒于質量百分比濃度為70~75%硝酸或95~ 98%硫酸中，于20~90°C條件下超聲處理^72h，過濾后用相繼用去離子水、氨氧化鋼或氨氧 化錠溶液、去離子水洗涂至pH呈中性，即得預處理的碳納米管，待用。
[0010] (2)超聲分散:將糞橫酸鹽甲醒縮聚物按上述比例加入去離子水中分散均勻后，加 入預處理的碳納米管后超聲分散即可。
[0011] 作為優選，所述碳納米管為單層或多層碳管，直徑小于100 nm，長度為0.^5化m。
[0012] -種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液在鉛酸蓄電池中的應用。本發明的鉛酸蓄 電池用水性碳納米管分散液可作為鉛酸蓄電池正極活性物質添加劑或鉛酸蓄電池負極活 性物質添加劑按所需量添加即可。
[0013] 因此，本發明具有的有益效果是： (1) 本發明選擇糞橫酸鹽甲醒縮聚物作為分散劑，通過糞橫酸鹽甲醒縮聚物吸附在預 處理的碳納米管表面形成雙電層，產生靜電排斥和空間位阻雙重作用，相對于乳化分散，能 大大提高預處理的碳納米管的分散穩定性，且不影響電池性能； (2) 提供了一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，工藝步驟簡單，對設備無 特殊要求，易于實施，生產成本低廉，適合大規模推廣應用。
【具體實施方式】
[0014] 下面通過【具體實施方式】對本發明做進一步的描述。
[0015] 在本發明中，若非特指，所有百分比均為重量單位，所有設備和原料均可從市場購 得或是本行業常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域常規方法。
[0016] 實施例1 (1)制備預處理的碳納米管:將碳納米管浸沒于質量百分比濃度為70%硝酸中，于20°C 條件下超聲處理化，過濾后用相繼用去離子水、氨氧化鋼溶液、去離子水洗涂至pH呈中 性，即得預處理的碳納米管，待用，其中碳納米管為單層或多層碳管，直徑小于100 nm，長度 為0.1 ym，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=Na; (2)超聲分散:按0.5%預處理的碳納米管，0.5%糞橫酸鹽甲醒縮聚物，余量為去離子水 的質量百分含量配比稱取各組分后，將糞橫酸鹽甲醒縮聚物加入去離子水中分散均勻后， 加入預處理的碳納米管后超聲分散即可，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=Na。
[0017] 實施例2 (1) 制備預處理的碳納米管:將碳納米管浸沒于質量百分比濃度為75%硝酸中，于90°C 條件下超聲處理72h，過濾后用相繼用去離子水、氨氧化鋼或氨氧化錠溶液、去離子水洗涂 至pH呈中性，即得預處理的碳納米管，待用，其中碳納米管為單層或多層碳管，直徑小于 100 nm，長度為5化m，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=Na; (2) 超聲分散:按10%預處理的碳納米管，6%糞橫酸鹽甲醒縮聚物，余量為去離子水的質 量百分含量配比稱取各組分后，將糞橫酸鹽甲醒縮聚物加入去離子水中分散均勻后，加入 預處理的碳納米管后超聲分散即可，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=Na。
[001引實施例3 (1) 制備預處理的碳納米管:將碳納米管浸沒于質量百分比濃度為95%硫酸中，于70°C 條件下超聲處理50h，過濾后用相繼用去離子水、氨氧化鋼或氨氧化錠溶液、去離子水洗涂 至pH呈中性，即得預處理的碳納米管，待用，其中碳納米管為單層或多層碳管，直徑小于 100 nm -長賠電m…基脯齡蛙田嘴縮聚物分子式如下；
其中，M=Na; (2) 超聲分散:按7%預處理的碳納米管，5%糞橫酸鹽甲醒縮聚物，余量為去離子水的質 量百分含量配比稱取各組分后，將糞橫酸鹽甲醒縮聚物加入去離子水中分散均勻后，加入 預處理的碳納米管后超聲分散即可，糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：
其中，M=Na。
[0019] 本發明的糞橫酸鹽甲醒縮聚物能吸附在預處理的碳納米管表面形成雙電層，產生 靜電排斥和空間位阻雙重作用，相對于乳化分散，能大大提高預處理的碳納米管的分散穩 定性，且不影響電池性能，適合推廣應用。
[0020] W上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的 限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1. 一種鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液，其特征在于，所述鉛酸蓄電池用水性碳納 米管分散液由W下質量百分比的組分組成:0.5~10%預處理的碳納米管，0.5~6%糞橫酸鹽甲 醒縮聚物，余量為去離子水，所述糞橫酸鹽甲醒縮聚物分子式如下：其中，M=Na。2. -種如權利要求1所述的鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，其特征在于， 包括W下步驟： (1) 制備預處理的碳納米管：將碳納米管浸沒于質量百分比濃度為70~75%硝酸或95~ 98%硫酸中，于20~90°C條件下超聲處理^72h，過濾后用相繼用去離子水、氨氧化鋼或氨氧 化錠溶液、去離子水洗涂至pH呈中性，即得預處理的碳納米管，待用； (2) 超聲分散:將糞橫酸鹽甲醒縮聚物按上述比例加入去離子水中分散均勻后，加入預 處理的碳納米管后超聲分散即可。3. 根據權利要求2所述的鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液制備方法，其特征在于，所 述碳納米管為單層或多層碳管，直徑小于100 nm，長度為0. ^5化m。4. 一種如權利要求1所述的鉛酸蓄電池用水性碳納米管分散液在鉛酸蓄電池中的應 用。
【文檔編號】H01M10/06GK105845940SQ201610253585
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月22日
【發明人】吳秋菊, 柯娃, 吳亮, 石沫, 戴貴平, 吳夢馨
【申請人】超威電源有限公司