[发明专利]一种铅炭电池的核壳结构活性炭负极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种铅炭电池的核壳结构活性炭负极材料及制备方法，所述负极材料为球形壳核结构，所述球形壳核结构的壳为活性炭，核为铋盐‑镓盐形成的固溶体。制备方法包括如下步骤：S1原料制备；S2制备铋盐‑镓盐形成的固溶体；S3制备负极材料：将有机碳源溶于去离子水中形成混合溶液加入反应釜中，再加入铋盐‑镓盐形成的固溶体，高温高压反应结束后，过滤，洗涤，真空干燥，在保护气氛围中恒温炭化，自然冷却后形成负极材料。本发明解决了传统铅碳电池负极材料中碳基析氢严重的问题。

技术领域

本发明涉及铅炭电池负极材料技术领域，具体涉及一种铅炭电池的核壳结构活性炭负极材料及制备方法。

背景技术

铅碳电池是一种电容型铅酸电池，是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性碳，能够显著提高铅酸电池的寿命。铅碳电池是一种新型的超级电池，是将铅酸电池和超级电容器两者合一:既发挥了超级电容瞬间大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的比能量优势，且拥有非常好的充放电性能--90分钟就可充满电(铅酸电池若这样充、放，寿命只有不到30次)。而且由于加了碳(石墨烯)，阻止了负极硫酸盐化现象，改善了过去电池失效的一个因素，更延长了电池寿命。

铅炭电池是将具有双电层电容特性的炭材料(C)与海绵铅(Pb)负极进行合并制作成既有电容特性又有电池特性的铅炭双功能复合电极(简称铅炭电极)，铅炭复合电极再与PbO2正极匹配组装成铅炭电池。铅碳电池是将非对称超级电容器与铅酸电池采用内并联方式两者合一的混合物，作为一种新型的超级电池，铅炭电池是将铅酸电池和超级电容器两者技术的融合，是一种既具有电容特性又具有电池特性的双功能储能电池。因此既发挥了超级电容瞬间功率性大容量充电的优点，也发挥了铅酸电池的能量优势，一个小时就可充满电。拥有很好的充放电性能。

铅炭电池同时具有铅酸电池和电容器的特点。活性炭的加入，提升了电池的功率密度，延长了循环寿命，同时由于活性炭占据了部分电极空间，导致能量密度降低，也可能增加电极析气量。在工艺方面，活性炭的加入，增加了调浆和极片涂布难度。总体而言，铅炭电池性能优于普通铅酸电池，是一种先进铅酸电池，也是铅酸电池技术发展的主流方向。

铅炭电池是铅酸蓄电池领域最先进的技术，也是国际新能源储能行业的发展重点，具有非常广阔的应用前景。储能电池技术是制约新能源储能产业发展的关键技术之一。光伏电站储能、风电储能和电网调峰等储能领域，要求电池具有功率密度较大，循环寿命长和价格较低等特点。

铅炭电池是在铅酸电池基础上，对负极的铅电极进行碳基复合，在电池在频繁的瞬时大电流充放电工作时，由具有电容特性的炭材料释放或接收电流，从而抑制负极的硫酸盐化，延长使用寿命的新型电池。由于铅与碳的密度差距较大，在充放电过程中负极易被氧化析氢，导致电池失水严重，影响电池寿命。同时在铅膏与碳纳米管混合的过程中，极易出现混合不均匀，从而导致极板强度不足，影响使用寿命。因此对于铅炭电池负极材料的研究具有十分重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铅炭电池的核壳结构活性炭负极材料及制备方法，解决了传统铅碳电池负极材料中碳基析氢严重的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种铅炭电池的核壳结构活性炭负极材料，所述负极材料为球形壳核结构，所述球形壳核结构的壳为活性炭，核为铋盐-镓盐形成的固溶体。

核-壳结构由于其独特的结构特性，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足；固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构及对称性等，但微观结构上如结点的形状、大小可能随成分的变化而改变。