[发明专利]一种铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源领域，特别是一种适合用于规模生产铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法。

背景技术

随着国家能源局“十二五”规划提出大力推进光伏、风电等新能源产业的规模化进程，同时立足新能源等汽车产业，实现从汽车大国向汽车强国转变的目标，在可再生能源的大规模应用和电动汽车快速发展过程中，电池技术是解决新能源储能、动力应用瓶颈的关键技术。铅酸电池作为最古老的二次电池，由于其容量高、价格低、性能稳定，使用温度范围宽等优点而被广泛使用，也使其在未来竞争中成为一个有力竞争者。现有的阀控式铅酸蓄电池虽然较过去有了巨大进步，但仍存在能量密度、功率密度较低的不足，在铅酸蓄电池的传统市场和新能源储能、动力市场中，均面临磷酸铁锂电池的有力挑战。因此，采用先进技术（如铅炭负极技术）来改进铅酸电池的性能势在必行。

铅炭负极技术是在传统铅负极中加入一定量的具有高比容性质的碳材料，从而使铅炭负极具有超级电容器的性质，在瞬间储存或释放电荷时，对负极板起到很好的缓冲电流作用。因此，采用铅炭负极技术组装的铅炭蓄电池具有优异的大电流充放电性能。同时，负极中的碳材料能有效的抑制硫酸盐化，延长电池在高倍率部分荷电状态（HRPSOC）条件下的循环寿命。

目前，铅炭负极主要采用的是无机碳材料，通过将其与铅粉机械混合的方式加入到负极板中。使用该方法制备时，碳材料与铅粉混合不够均匀，而且很难保证负极铅炭混合料涂膏的稳固性以及负极板的强度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，解决现有技术中存在的碳材料与铅粉混合不够均匀，而且很难保证负极铅炭混合料涂膏的稳固性以及负极板的强度等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，称取有机碳源和铅粉置于球磨罐中，将该有机碳源与铅粉通过球磨法进行机械混合，制成混合均匀的膏状混合物，采用管式炉对该膏状混合物进行碳化处理，同时碳化过程采用保护气体，使得碳包覆在铅粉颗粒表面，再用有机溶剂和去离子水交替洗涤包覆后的材料，真空干燥得到碳包覆铅粉复合材料。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，球磨法进行机械混合过程中，加入可使有机碳源和铅粉混合成膏状的溶剂，该溶剂为水或者乙醇。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，有机碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉或柠檬酸中的一种或两种以上混合。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，有机碳源和铅粉的质量比例为1:50-1:4（优选地，有机碳源和铅粉的质量比例为1:30-1:5）。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，铅粉为用于生产铅酸蓄电池的工业级铅粉。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，球磨法混合条件：球料质量比为5:1-30:1，球磨转速为200-800r/min，球磨时间为4h-20h（优选地，球料质量比为10:1-20:1，球磨转速为300-600r/min，球磨时间为8h-12h）。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，碳化处理条件：碳化温度为200-1000℃，碳化时间为2-12h（优选地，碳化温度为300-800℃，碳化时间为4-10h）。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，保护气体为N₂、Ar或空气中的一种。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，有机溶剂为无水乙醇、丙酮、丁醇或四氯化碳中的一种或两种以上。

所述的铅炭电池用碳包覆铅粉复合材料的制备方法，复合材料的干燥条件为：40-70℃真空干燥6-10h，真空度为0-100kPa（优选地，真空度为50kPa-90kPa）。

使用上述碳包覆铅粉复合材料制作铅炭电池，具体方法如下：按重量份数计，100份的碳包覆铅粉复合材料、0.2-0.4份的超细硫酸钡（325目）、0.3-0.5份木质素磺酸钠、0.05-0.2份乙炔黑、0.1-0.3份聚酯纤维和0.5-2份羧甲基纤维素（CMC）混合，然后加入占上述物料总质量的8-12%、1.32g/cm³的硫酸和8-12%的去离子水，在50-55℃下搅拌成铅膏。将铅膏涂覆在负极板栅上，并进行极板固化和化成，制成铅炭电池的负极板。

本发明的优点及有益效果是：