[发明专利]一种铅酸动力电池用正极活性物质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种以石墨烯、过氧化钠、聚四氟乙烯乳液代替传统原料制备的铅酸动力电池正极活性物质。

背景技术

动力电池即是为工具提供动力来源的电源，多指为电动列车、电动汽车、电动自行车等车辆提供动力的蓄电池，动力电池的种类较多，如铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池、铁镍蓄电池等，铅酸蓄电池是动力电池的主要品种之一，其优点是电压稳定、价格便宜，缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短、高低温适应性差，但随着铅酸蓄电池技术的不断发展，其比能低、使用寿命短、高低温适应性差等缺陷正在得到改进。铅酸蓄电池最主要的组成部分为正负极板，其极板依构造和活性物质化成方法，可分为：涂膏式极板、管式极板、化成式极板、半化成式极板，其中涂膏式极板应用广泛。涂膏式极板由板栅和活性物质构成的，板栅的作用为支承活性物质和传导电流、使电流分布均匀，板栅的材料一般采用铅锑合金，免维护电池采用铅钙合金，正极活性物质主要成份为二氧化铅，负极活性物质主要成为绒状铅，正极活性物质对电池的各项技术指标起到至关重要的作用。传统的正极活性物质是铅粉、硫酸、去离子水和添加剂的混合物，存在如下缺陷：1.传统的活性物质，在和膏时所用的硫酸密度较高，为1.4克/立方厘米，由于硫酸密度较高与铅粉反应时放出大量的热量，因此和膏过程要严格控制温度，不能高于65℃，为了控制温度，一般要增加水冷和风冷设施，导致设备复杂；2.由于使用硫酸的浓度较高，使用时既加速了对涂板设备的腐蚀，产生的酸雾还对环境造成污染并对操作者身体健康状况的造成危害；3.传统的铅酸电池正极活性物质的固化工艺时间较长，在2-3天时间左右。本发明产品是对传统的正极活性物质配方改进后的新产品，是一种铅酸蓄电池涂膏式极板使用的新型正极活性物质，该产品以石墨烯、过氧化钠、聚四氟乙烯乳液来代替传统的添加剂混合物，同时降低所用硫酸的浓度，并采用不同的和膏方法，经实践检验，本发明产品与传统的正极活性物质相比，在生产时可以大大降低硫酸造成的危害、减少设备投入、缩短固化时间、降低铅膏的视比重，在使用时还可以增加电池的容量，延长电池的使用时间。 

发明内容

本发明主要解决的问题是提供一种铅酸动力电池用正极活性物质及其制备方法，该方法以铅粉70～85%、去离子水1～5%、硫酸5～8%、石墨烯0.1～5%、过氧化钠3～8%、聚四氟乙烯乳液1～5%为原料（重量百分比），其中石墨烯、过氧化钠、聚四氟乙烯乳液是现有技术中没有使用过的配料，石墨烯、过氧化钠和聚四氟乙烯乳液在配制的铅酸动力电池用正极活性物质中起着至关重要的作用，它们的作用主要包括：

（1）石墨烯可以提高活性物质的电导率，有利于电池化成时间的缩短和电池容量的提高。

（2）在和膏过程中过氧化钠可以将铅粉中的游离铅完全氧化成氧化铅，和膏时发生的化学反应如下所示：

Pb + Na2O2 + H2O                                                 2NaOH +PbO         

NaOH随后和硫酸反应生产Na2SO4，Na2SO4可以细化和膏时形成碱式硫酸铅的晶粒，以提高电池的初容量。

（3）其中聚四氟乙烯乳液的作用在于增加活性物质颗粒之间的结合力。

所述的硫酸的比重为1.1 克/立方厘米。

所述的石墨烯的比表面积在200平方米/克以上，电导率在1500西门子/米以上。

所述的过氧化钠为分析纯。

所述的聚四氟乙烯乳液的浓度为60%。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种铅酸动力电池用正极活性物质及其制备方法，其特征是由以下步骤构成：

（1）先将配方量的铅粉、石墨烯和过氧化钠粉末在容器中混合搅拌3-5分钟。

（2）加入配方量的聚四氟乙烯乳液搅拌5-8分钟。

（3）加入配方量的去离子水，搅拌8-10分钟。

（4）加入配方量的硫酸搅拌10-15分钟即得铅酸动力电池用正极活性物质。

（5）铅酸动力电池用正极活性物质的使用方法是：将铅酸动力电池用正极活性物质均匀的涂抹在板栅上，然后将涂抹铅酸动力电池用正极活性物质的板栅送入烘房中，在70-80℃的温度下干燥2～4小时即可。

本发明的有益效果是：提供了一种铅酸动力电池用正极活性物质及其制备方法，与传统的铅酸电池正极活性物质相比具有如下的优点：