[发明专利]一种铅炭电池正极添加剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种铅炭电池正极添加剂及其制备方法。该正极添加剂为外表面镀有一层亚氧化钛薄膜的一维纳米导电材料，亚氧化钛薄膜的钛氧化物包括Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁，其中，Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁总量不低于85％，Ti₄O₇不低于65％，亚氧化钛薄膜的厚度为10nm～10μm。本发明提供的一维纳米导电材料添加到正极活性物质中，形成空间网络框架，避免在充放电循环过程中正极材料软化、脱落，显著提高电池的循环寿命，可使电池比能量超过45wh/kg、充放电循环寿命达3200次以上；本发明提供的技术方案能在生产线上连续生产，制备工艺简单，易操作，实用性强。

技术领域

本发明涉及一种铅炭电池添加剂，具体讲，涉及一种铅炭电池正极添加剂及其制备方法。

背景技术

铅炭电池是将非对称超级电容器与铅酸电池采用内并联方式结合的一种既具有电容特性又具有电池特性的双功能新型复合储能装置。该电池能有效抑制负极板的硫酸盐化现象，寿命可延长3-5倍，其性能远远优于传统的铅酸蓄电池，可应用于新能源车辆中，如：混合动力汽车、电动自行车等领域；也可用于新能源储能领域，如风光发电储能等。该电池具有与传统铅酸蓄电池相近的低廉价格优势及成熟的工业制造基础，在各种应用领域有着极强的竞争力优势。但是，随着负极性能的不断提升，限制铅炭电池寿命的问题转移至电池正极，如正极活性物质利用率低导致铅炭电池失效的问题逐渐凸显出来，严重制约着铅炭电池的进一步发展。

铅炭电池正极活性物质PbO₂导电性能较差，活性物质利用率低(商用电池的正极活性物质利用率为30％～40％)，因此，需在正极加入导电添加剂来提高其活性材料的利用率。目前最常用的导电添加剂是石墨等炭材料，该材料导电率较高，但在充放电循环中后期，尤其当正极充电至较高电位时，电池正极产生氧气，石墨等炭材料被氧化分解，造成导电剂流失，进而使正极板活性物质软化、脱落，导致正极活性失效。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于针对铅炭电池在充放电循环过程中正极电导率降低、活性材料利用率低及活性物质脱落的问题，提供一种耐腐蚀、高电导率的一维纳米铅炭电池正极板添加剂及其制备方法，其制备工艺简单，且该添加剂能抑制正极活性物质的软化、脱落，提高电池能量密度、功率密度和循环使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种铅炭电池正极添加剂，所述添加剂表面镀有亚氧化钛薄膜的一维纳米导电材料；所述的一维纳米导电材料为纳米碳纤维、碳纳米管、炭纳米线或炭纳米棒；所述的亚氧化钛薄膜的钛氧化物包括Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁，其中，Ti₄O₇、Ti₅O₉和Ti₆O₁₁总量不低于85％，Ti₄O₇不低于65％，亚氧化钛薄膜的厚度为10nm～10μm。

进一步的，一种铅炭电池正极添加剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)用超声波分散一维纳米导电材料和浓盐酸6～15min后；离心机固液分离并用去离子水洗涤至洗液由微黄色变澄清，且pH值为中性，重复操作此固液分离工序3～6次后，在60℃～90℃下，真空干燥分离出的固体15～24h，得纯化的一维纳米导电材料；