[发明专利]铅酸电池的负极铅膏、负极及其制备方法、铅烯电池、电动车

说明书

本发明公开了一种铅酸电池的负极铅膏、负极及其制备方法、铅烯电池、电动车，其中，该负极铅膏包括：铅粉和添加剂；该添加剂中包括：MXene材料、MXene‑MAX异质结材料、MAX相材料中的至少一种。将该负极铅膏涂覆于电极板栅上固化后得到铅酸电池负极，本发明的添加剂均具有高电导率，可均匀分散于负极中，有效提高整个铅酸电池的倍率性能和低温性能。特别地，铅酸电池负极中添加了MXene材料和/或MXene‑MAX异质结材料，不仅具有较高的质量比电容还具有较高的体积比电容，可以增加整个铅酸电池的质量比电容和体积比电容，我们把这类含有MXene和/或MXene‑MAX异质结材料与铅复合材料作负极的铅酸电池定义为铅烯电池。

技术领域

本发明是属于铅酸电池技术领域，特别是关于一种铅酸电池的负极铅膏、负极及其制备方法、铅烯电池、电动车。

背景技术

铅酸电池因其性价比、回收率及安全性高、市场规模大等优势，广泛应用于电动车、汽车及能源存储等领域，其在能源市场占比超过其他电化学电池的总和。但铅酸电池仍然存在比能量密度低、循环寿命短等问题。轻量高能、长循环寿命是当前铅酸蓄电池的发展方向。铅碳电池是近年来发展出来的一种新型铅酸电池，兼具铅酸蓄电池和超级电容器特征的混合储能设备，是将活性碳材料(石墨烯、活性炭、多孔碳、石墨片、碳黑、碳纤维等)添加到负极活性物质中，通过以部分或全部的方式替代传统铅酸电池的铅活性物质，或采用泡沫碳代替铅或铅合金作为负极集流体。这类铅碳电池具有化学性与物理性储能的特性，既发挥了超级电容瞬间大容量充放电的优点，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(0.75C)左右就可充满电，而铅酸电池若这样充、放电，寿命只有不到100次循环，并且由于加了碳，因此会减轻负极的硫酸盐化现象，改善了过去铅酸电池失效的一个因素，进而延长了铅酸电池的寿命。

但现今的铅碳电池负极多采用铅粉和碳粉混合，由于铅粉的密度为11.68g/cm³，而碳粉多小于0.4g/cm³，巨大的密度差，通常导致负极和浆过程中，碳材料浮于浆料表面且易团聚，很难得到均匀混合的负极浆料，这样碳材料与硫酸铅之间的接触面积依然较小，严重影响这类铅碳电池的性能提高。同时，由于碳材料具有较低的密度和较低的电容，导致铅碳电池中储能的电容占比量较少，尤其是体积比容量较小，降低了铅酸电池的体积比电容。

发明内容

针对铅碳电池的上述问题，即本发明第一方面提供一种铅酸电池的负极铅膏，该负极铅膏包括：铅粉和添加剂；所述添加剂中包括：MXene材料、MXene-MAX异质结材料、MAX相材料中的至少一种。

在一些实施方式中，上述负极铅膏上述MXene材料的化学式表示为M_n+1X_nT_x，其中M选自过渡金属元素中的一种或多种，X选自于碳、氮或硼元素中一种或多种，T_x代表官能团，包括-F、-Cl、Br、I、-O、-S、-OH、-NH₄中一种或多种，1≤n≤4。

在一些实施方式中，上述MXene材料中M选自Ti、V、Mo、Nb、Ta、W、Cr中的一种或多种。

在一些实施方式中，上述MAX相材料的化学式表示为M_n+1AX_n，其中，M选自过渡金属元素中的一种或多种，A选自第三主族和/或第四主族的元素，X选自于碳、氮或硼元素中一种或多种，1≤n≤4。

在一些实施方式中，上述MAX相材料中M选自Ti、V、Mo、Nb、Ta、W、Cr中的一种或多种。

在一些实施方式中，上述MAX相材料中A选自Al、Sn或Si元素。

在一些实施方式中，上述MXene-MAX异质结材料由上述MAX相材料部分刻蚀A组分得到。

在一些实施方式中，上述负极铅膏中的添加剂的质量百分含量介于0.1％～95％。