本發(fā)明屬于鉛酸電池，具體地，涉及一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池，鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛，充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。盡管它的質(zhì)量比能量、體積比能量不能和鋰電池相比，但是，其價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且大電流放電性能好、無(wú)記憶效應(yīng)，在電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等的動(dòng)力電源，汽車、船舶、坦克等的起動(dòng)電源，以及發(fā)電廠、自動(dòng)控制系統(tǒng)等的備用電源均有廣泛的應(yīng)用。

2、但是，鉛酸電池的比能量低且使用壽命偏短，嚴(yán)重制約鉛酸電池的應(yīng)用，其主要原因?yàn)檎龢O材料的利用率不高，現(xiàn)有技術(shù)中為提高鉛酸電池的容量的技術(shù)手段主要有兩種，其一是利用合成技術(shù)，如制備具有納米結(jié)構(gòu)的氧化鉛作為正極材料，通過(guò)細(xì)化粒徑來(lái)提高利用率，或者合成具有特定形狀的氧化鉛提高比表面積，如海膽狀、花形等，在一定程度上可提升正極材料的比容量，但是，該類方法成本高昂，與鉛酸電池的低成本應(yīng)用理念相悖；其二是復(fù)配添加劑，主要以導(dǎo)電材料為主，其中以碳材料應(yīng)用最為廣泛，但是，該類添加劑自身不能提升比容量，僅能提升正極材料的導(dǎo)電性，過(guò)量添加反而使得比容量嚴(yán)重下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，按照重量份計(jì)包括如下原料：

4、鉛粉100份、高容量添加劑5.5-7.2份、紅丹3.5-4.5份、硫酸亞錫0.15-0.2份和硫酸10-13份；

5、所述高容量添加劑由以下方法制備：

6、步驟a1：將碳納米管和硝酸溶液混合投料并超聲分散，升溫至80-90℃，施加240-360rpm攪拌2-3h，離心去除液相并水洗干燥，得到活化載體；

7、進(jìn)一步地，碳納米管和硝酸溶液的固液質(zhì)量比為1：20-25，硝酸溶液的濃度為4-6mol/l，硝酸處理碳納米管，在表面生成大量活性基團(tuán)，提升碳納米管的負(fù)載性。

8、進(jìn)一步地，碳納米管的管徑不高于50nm。

9、步驟a2：將三（n,n''-二異丙基甲酰胺基）鑭和無(wú)水二甲基乙酰胺在干燥氮?dú)獗Ｗo(hù)下混勻，升溫至40-55℃，加入活化載體超聲振蕩20-30min，靜置12h后離心分離并干燥，之后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于900℃焙燒2h，得到摻雜載體；

10、進(jìn)一步地，活化載體、三（n,n''-二異丙基甲酰胺基）鑭和無(wú)水二甲基乙酰胺的用量比為10g：0.12-0.16g：20-30ml，活化載體具有良好的吸附性，通過(guò)吸附負(fù)載三（n,n''-二異丙基甲酰胺基）鑭，焙燒后在活化載體上形成鑭摻雜。

11、步驟a3：將氧化鉛、硫酸鉛和硫酸溶液研磨制漿，再加入摻雜載體混合，升溫至65-80℃，超聲攪拌下緩慢加入濃硫酸反應(yīng)1.5-2h，離心分離并去除液相，真空干燥后轉(zhuǎn)入氮?dú)夥諊鸂t中在600℃焙燒3h，出料研磨粉碎，得到高容量添加劑；

12、進(jìn)一步地，氧化鉛、硫酸鉛、摻雜載體、硫酸溶液和濃硫酸的用量比為0.1mol：0.05mol：1.5-2.2g：20-25ml：5-8ml，硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，氧化鉛和硫酸鉛在硫酸中形成四堿式硫酸鉛并以摻雜載體復(fù)合。

13、一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏的制備方法，具體操作為：將鉛粉、高容量添加劑、紅丹和硫酸亞錫采用高混機(jī)混勻，轉(zhuǎn)入和膏機(jī)中加入硫酸混勻，得到高容量正極鉛膏。

14、進(jìn)一步地，鉛粉的細(xì)度不低于200目。

15、進(jìn)一步地，原料中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、本發(fā)明公開(kāi)一種用于鉛酸電池的高容量添加劑，其以碳納米管為基體，通過(guò)硝酸處理在表面生成大量活性基團(tuán)，提高碳納米管的吸附性，對(duì)碳納米管進(jìn)行活化，利用其吸附特性，在液相環(huán)境中吸附負(fù)載三（n,n''-二異丙基甲酰胺基）鑭，焙燒后在活化載體上形成鑭摻雜，通過(guò)水熱和焙燒工藝，使得氧化鉛和硫酸鉛在摻雜載體的表面形成四堿式硫酸鉛復(fù)合；該高容量添加劑自身含有大量的四堿式硫酸鉛，對(duì)提升鉛膏的容量和使用壽命具有一定的積極意義，復(fù)合在其中的碳納米管具有微觀中空空隙，在鉛酸電池充放電過(guò)程中形成離子通道，利于離子的充分嵌入和脫嵌，使得活性物質(zhì)充分利用，在測(cè)試中表現(xiàn)出較高的比容量；碳納米管的管壁上摻雜的鑭化物抑制氧化鉛和二氧化鉛的生長(zhǎng)，保持碳納米管形成的離子通道穩(wěn)定，在測(cè)試中表現(xiàn)出較高的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，按照重量份計(jì)包括如下原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，碳納米管和硝酸溶液的固液質(zhì)量比為1：20-25，硝酸溶液的濃度為4-6mol/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，碳納米管的管徑不高于50nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，活化載體、三（n,n''-二異丙基甲酰胺基）鑭和無(wú)水二甲基乙酰胺的用量比為10g：0.12-0.16g：20-30ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，步驟a3中，氧化鉛、硫酸鉛、摻雜載體、硫酸溶液和濃硫酸的用量比為0.1mol：0.05mol：1.5-2.2g：20-25ml：5-8ml，硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，鉛粉的細(xì)度不低于200目。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏，其特征在于，原料中硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35-40%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏的制備方法，其特征在于，具體操作為：將鉛粉、高容量添加劑、紅丹和硫酸亞錫采用高混機(jī)混勻，轉(zhuǎn)入和膏機(jī)中加入硫酸混勻，得到高容量正極鉛膏。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鉛酸電池用高容量正極鉛膏及其制備方法，屬于鉛酸電池技術(shù)領(lǐng)域，其按照重量份計(jì)包括如下原料：鉛粉100份、高容量添加劑5.5?7.2份、紅丹3.5?4.5份、硫酸亞錫0.15?0.2份和硫酸10?13份；其中，高容量添加劑以碳納米管為基體，通過(guò)硝酸處理在表面生成大量活性基團(tuán)，提高碳納米管的吸附性，對(duì)碳納米管進(jìn)行活化，利用其吸附特性，在液相環(huán)境中吸附負(fù)載三（N,N''?二異丙基甲酰胺基）鑭，焙燒后在活化載體上形成鑭摻雜，通過(guò)水熱和焙燒工藝，使得氧化鉛和硫酸鉛在摻雜載體的表面形成四堿式硫酸鉛復(fù)合，其在正極活性材料中形成穩(wěn)定的離子通道，使得電池具有較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：溫芳明,鐘芳艷,熊建文,石杰,王華棟,康仁飛,陸林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西和潤(rùn)宇電源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17