電池正極材料、其制備方法及電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池正極材料、其制備方法及電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 在技術(shù)飛速發(fā)展的今天，伴隨著電動(dòng)汽車、電子產(chǎn)品、家用電器的不斷發(fā)展，可采 用的電池也不斷更新，對電池的蓄電能力、續(xù)航能力也達(dá)到了一個(gè)新的要求。
[0003] Ni-Cd充電電池發(fā)明時(shí)間較早，但由于重量密度低、環(huán)境污染大的問題，民用產(chǎn)品 已不再采用。鋰離子電池容量密度和能量密度大，充電一次后的續(xù)航距離遠(yuǎn)，然而由于鋰離 子電池的大電流性能不理想，啟動(dòng)、加速和爬坡能力不理想，再加上價(jià)格高，市場應(yīng)用受到 了明顯的限制。
[0004] 對于鉛酸電池，盡管其循環(huán)性能有限，但價(jià)格便宜，同時(shí)大電流放電性能好，但就 目前而言，鉛酸電池能量密度低，而且二氧化鉛在正極板中的含量最高為85 %，實(shí)際上一般 生產(chǎn)中往往只能控制在80 %左右。這就意味著有20 %的活性物質(zhì)沒有得到利用，造成蓄電 池首次的循環(huán)容量低、壽命短。如果在極板生產(chǎn)過程中，單純將二氧化鉛轉(zhuǎn)化率提高，一是 需要比較大比例的電能，從經(jīng)濟(jì)上并不劃算，再者正極板活物質(zhì)的強(qiáng)度會受到很大的影響， 是極板強(qiáng)度降低。所以，急需研發(fā)一種能提高鉛酸電池能量密度和循環(huán)容量低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種電池正極材料，能夠提高鉛酸電池能量密度，降低活化物質(zhì)轉(zhuǎn) 化難度，提高循環(huán)容量和延長使用壽命。
[0006] -方面，本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯，所述 硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；
[0007] 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；
[0008] 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分：
[0009] Pb3O4 1-10
[0010] &-PbO2 25-50 〇
[0011] 優(yōu)選地，所述 Pb3O4可以是 1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10。
[0012] 優(yōu)選地，所述 0 -PbO2可以是 25、26、28、30、31、32、35、36、38、39、40、42、45、46、47 或50。
[0013] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電添加劑還包括碳黑、碳纖維或碳納米管中的任意一種或至少兩 種組合。
[0014] 優(yōu)選地，所述0 -PbO2為報(bào)廢電池中提取得到。
[0015] 優(yōu)選地，所述P -PbO2W報(bào)廢電池中提取后過100-180目篩得到。
[0016] 優(yōu)選地，硫顆粒的粒徑為I ym-50 ym，例如可以是I ym、2 ym、3 ym、4 ym或5 ym。
[0017] 優(yōu)選地，所述石墨稀、硫顆粒和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為（I. 2-3) : I: (I. 2-4)，優(yōu)選 為（I. 5-2) :1: (1. 5-3)。
[0018] 第二方面，本發(fā)明提供一種電池正極材料的制備方法，包括：將導(dǎo)電添加劑與硫顆 ?；旌虾筮M(jìn)行熱處理，將得到的混合物分散于水中進(jìn)行噴霧干燥，再與石墨烯溶液混合，得 到電池正極材料。
[0019] 優(yōu)選地，所述熱處理的溫度優(yōu)選為182-230°C，例如可以是182°C、185°C、188°C、 190 cC、192 cC、195 cC、198 cC、199 cC、200 cC、202 cC、205 cC、208 cC、210 cC、220 cC、225 cC 或 230。。。
[0020] 優(yōu)選地，所述熱處理的時(shí)間為3-8h，例如可以是3h、4h、5h、6h、7h或8h。
[0021] 優(yōu)選地，所述噴霧干燥的溫度為250-350°C，例如可以是250°C、260°C、270°C、 280 cC、290 cC、300 cC、310 cC、320 cC、330 cC、340 cC 或 350 cC。
[0022] 第三方面，本發(fā)明提供一種電池正極，所述電池正極由第一方面所述的電池正極 材料組成。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：
[0024] 本發(fā)明提高了二氧化鉛的含量、降低了極板化成難度，提高了極板容量；本發(fā)明添 加了 P-PbO2可以提高電池的容量，同時(shí)小幅度的提高電池的充放電電壓；本發(fā)明通過將調(diào) 節(jié)Pb3O 4和P-PbO2合適的比例，使得極板的強(qiáng)度、充放電前期、后期電壓、放電首次容量、循 環(huán)后期容量等都提高到了一個(gè)理想的水平。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明并非局限在實(shí)施例范圍內(nèi)。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯；
[0028] 所述硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；
[0029] 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；
[0030] 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分：
[0031] Pb3O4 1
[0032] &-PbO2 50 〇
[0033] 其中，石墨烯、硫顆粒和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為1. 2:1:1. 2。
[0034] 導(dǎo)電添加劑還包括碳黑。
[0035] 所述P -PbO2W報(bào)廢電池中提取后過180目篩。
[0036] 將導(dǎo)電添加劑與硫顆粒混合后在182°C進(jìn)行熱處理8h，再將混合物分散于水中進(jìn) 行噴霧干燥，干燥的溫度為250°C，再與氧化石墨烯溶液混合，得到電池正極材料。
[0037] 實(shí)施例2
[0038] 本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯；
[0039] 所述硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；
[0040] 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；
[0041] 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分：
[0042] Pb3O4 10
[0043] &-PbO2 25。
[0044] 其中，石墨烯、硫顆粒和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為3:1:4。
[0045] 導(dǎo)電添加劑還包括碳纖維。
[0046] 所述0 -PbO2W報(bào)廢電池中提取后過100目篩。
[0047] 將導(dǎo)電添加劑與硫顆?；旌虾笤?30°C進(jìn)行熱處理3h，再將混合物分散于水中進(jìn) 行噴霧干燥，干燥的溫度為350°C，再與氧化石墨烯溶液混合，得到電池正極材料。
[0048] 實(shí)施例3
[0049] 本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯；
[0050] 所述硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；
[0051] 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；
[0052] 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分：
[0053] Pb3O4 6
[0054] &-PbO2 35。
[0055] 其中，石墨烯、硫顆粒和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為2:1:3。
[0056] 導(dǎo)電添加劑還包括碳納米管。
[0057] 所述0 -PbO2W報(bào)廢電池中提取后過150目篩。
[0058] 將導(dǎo)電添加劑與硫顆粒混合后在200°C進(jìn)行熱處理5h，再將混合物分散于水中進(jìn) 行噴霧干燥，干燥的溫度為300°C，再與氧化石墨烯溶液混合，得到電池正極材料。
[0059] 對比例
[0060] 本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯；
[0061] 所述硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；
[0062] 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；
[0063] 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括：Pb304。
[0064] 其中，石墨烯、硫顆粒和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為2:1:3。
[0065] 導(dǎo)電添加劑還包括碳納米管。
[0066] 將導(dǎo)電添加劑與硫顆?；旌虾笤?00°C進(jìn)行熱處理5h，再將混合物分散于水中進(jìn) 行噴霧干燥，干燥的溫度為300°C，再與氧化石墨烯溶液混合，得到電池正極材料。
[0067] 測試方法：
[0068] 1、首次容量實(shí)驗(yàn)：加液后完全充電電池，以I2。電流放電到蓄電池端電壓達(dá) 10. 5±0. 05V時(shí)記錄放電時(shí)間與I2。的乘積為首次實(shí)際容量；
[0069] 2、循環(huán)壽命實(shí)驗(yàn)：以14. 8±0. 05Vf旦壓充電5h，隨后以512。放電211組成一次循環(huán)， 放電至蓄電池低溫啟動(dòng)能力合格時(shí)的循環(huán)次數(shù)。
[0070] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1所示：
[0071] 表 1
[0072]
[0073] 從表1可以看出，單純使用Pb3O4相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，首次容量略有增加，而循環(huán) 壽命為現(xiàn)有技術(shù)的1.8倍，而將Pb 3O4和P-PbO2組合使用時(shí)，首次容量增加最多至105%， 明顯高于對比例與現(xiàn)有技術(shù)，而循環(huán)壽命為現(xiàn)有技術(shù)的8. 3倍，大大的高于現(xiàn)有技術(shù)。表明 將Pb3O4和P -PbO 2組合使用效果明顯。
[0074] 由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供了一種電池正極材料、其制備方法及電池提高了 二氧化鉛的含量、降低了極板化成難度，提高了極板容量；本發(fā)明通過添加了 P-PbO2可以 提高電池的容量，同時(shí)小幅度的提高電池的充放電電壓，還通過將調(diào)節(jié)Pb3O 4和P -PbO2^ 適的比例，使得極板的強(qiáng)度、充放電前期、后期電壓、放電首次容量、循環(huán)后期容量等都提高 到了一個(gè)理想的水平。
[0075] 申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局 限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的 添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯，其特征在于，所述硫顆粒負(fù) 載于所述導(dǎo)電添加劑的表面； 所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中； 其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分： Pb3O4 1-10 P-PbO2 25-50。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池正極材料，其特征在于，所述導(dǎo)電添加劑還包括碳黑、碳 纖維或碳納米管中的任意一種或至少兩種組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池正極材料，其特征在于，所述0 -PbO2為報(bào)廢電池中 提取得到。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電池正極材料，其特征在于，所述P -PbO 2從報(bào)廢 電池中提取后過100-180目篩得到。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電池正極材料，其特征在于，硫顆粒的粒徑為 I u m-50 u m〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電池正極材料，其特征在于，所述石墨烯、硫顆粒 和導(dǎo)電添加劑的質(zhì)量比為（I. 2-3) : I: (1. 2-4)，優(yōu)選為（I. 5-2) : I: (1. 5-3)。7. -種電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括：將導(dǎo)電添加劑與硫顆?；旌虾?進(jìn)行熱處理，將得到的混合物分散于水中進(jìn)行噴霧干燥，再與石墨烯溶液混合，得到電池正 極材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度優(yōu)選為 182-230。。； 優(yōu)選地，所述熱處理的時(shí)間為3-8h。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述噴霧干燥的溫度為 250-350 °C。10. -種電池正極，其特征在于，所述電池正極由權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的電池 正極材料組成。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池正極材料，包括硫顆粒、導(dǎo)電添加劑和石墨烯；所述硫顆粒負(fù)載于所述導(dǎo)電添加劑的表面；所述導(dǎo)電添加劑和所述硫顆粒包裹于所述石墨烯中；其中，所述導(dǎo)電添加劑按重量份包括如下組分：Pb3O41-10和β-PbO225-50。本發(fā)明提高了二氧化鉛的含量、降低了極板化成難度，提高了極板容量；本發(fā)明添加了β-PbO2可以提高電池的容量，同時(shí)小幅度的提高電池的充放電電壓；本發(fā)明通過調(diào)節(jié)Pb3O4和β-PbO2的比例，使得極板的強(qiáng)度、充放電前期、后期電壓、放電首次容量、循環(huán)后期容量等都提高到了一個(gè)理想的水平。
【IPC分類】H01M4/36, H01M4/14, H01M4/57
【公開號】CN105161683
【申請?zhí)枴緾N201510547031
【發(fā)明人】徐德生
【申請人】無錫市嘉邦電力管道廠
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月31日