一种含Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铅酸蓄电池负极添加剂的制备方法，特别是一种含有金属Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法，属于能源材料技术领域。
【背景技术】
[0002]铅酸蓄电池从问世至今已有150多年的历史，其具有成本低、易于制造、使用安全、功率适中等独特优势，被广泛应用于社会生产和生活中。使用发现，铅酸电池较低的容量，充放电次数低，通常循环充放电次数约为600次左右，极大地限制了其使用寿命。目前，将金属如钛、银、锡等添加到铅酸电池的板栅中以提高板栅的抗腐蚀性，以及将碳材料如石墨、炭黑、碳纤维等掺杂到铅酸电池的铅膏中以提高电池的容量，是普遍使用的改善铅酸电池寿命的有效方法。然而，添加金属到板栅中虽然可适当延长铅酸电池的使用寿命，但造成了电池成本的提高；将碳材料掺杂到铅膏中，虽然可适当提高电池的容量，但由于碳材料和铅膏属于不同的相，在实际使用过程中很容易造成铅膏的脱落，进而影响电池的使用寿命。因此，探索铅酸电池新的添加剂，提高电池的容量，仍是铅酸电池生产企业和科研工作者的重要任务之一。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种含Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法，将所制备的化合物添加到铅酸电池负极材料中，可提高铅酸电池容量。
[0004]本发明给出的含Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法是这样的:
称取10?90 g干燥的含铅化合物，放入体积为25?100 mL的坩祸中，将其在200?8000C的温度范围内于马弗炉里煅烧2?8 h，然后将煅烧产物放入研钵中研磨5?20min,得到含Pb的化合物材料，即铅酸电池负极添加剂。
[0005]本发明的制备方法，所用原料含铅化合物选自硝酸铅、乙酸铅、氧化铅、四氧化三铅、硫化铅中的一种或多种。
[0006]本发明的制备方法，较适宜的煅烧温度为400°C，煅烧时间为4 h。
[0007]按照所制备成的含Pb的化合物材料与工业用铅膏的质量比为1%?10%，将其添加到工业用铅膏中，混合均均后，将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅酸电池负极生板，然后用硫酸溶液依据现有的工业程序进行多阶段充电化成，得到含Pb化合物添加的铅酸电池。
[0008]本发明取得的有益效果是:本发明工艺简单，成本低，将所制备的含Pb化合物材料添加到铅酸电池负极材料中，可以提高电池容量10%?40%。
【附图说明】
[0009]图1是将实施例1所制备的含Pb化合物材料添加到普通铅膏中，得到的单体电池和常规铅酸单体电池在0.2C倍率下的放电曲线对比图。
[0010]图2是将实施例1所制备的含Pb化合物材料添加到普通铅膏中，得到的单体电池和常规铅酸单体电池在0.5C倍率下的放电曲线对比图。
[0011 ]图3为实施例1所制备的含Pb化合物材料的X射线衍射(XRD)图。
[0012]图4为实施例1所制备的含Pb化合物材料的扫描电子显微镜(SEM)图。
[0013]图5为实施例1所制备的含Pb化合物材料、Pb3O4以及Pb (NO 3)2的红外光谱图。
【具体实施方式】
[0014]以下实施例用于说明本发明。
[0015]实施例1
称取25 g干燥的硝酸铅，放入体积为50 mL的坩祸中，之后在400 °0的温度下于马弗炉内煅烧4 h，最后将煅烧产物放入研钵中研磨8 min,便得到含Pb化合物材料。按照所制备的含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此含Pb化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量的铅膏涂展到铅板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅酸电池负极生板，然后将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成，便可得到含Pb化合物添加的铅酸电池。
[0016]图1和图2分别为添加含Pb化合物的负极板材料所构成的单体电池与常规铅酸负极板所制成的单体电池分别在0.2C和0.5C倍率下放电曲线的对比图。其中线2为添加本发明制备的添加剂电池的放电曲线图，线I为常规铅酸电池的放电曲线图，从图1可以看出，由所制备出的负极板材料组装成的电池在0.2C倍率下的放电容量为465 mAh,比普通配方电池的容量高出38%左右。从图2可以看出，由所制备出的负极板材料组装成的电池在0.5C倍率下的放电容量为386 mAh，比普通配方电池的容量高出14%左右。图3为含Pb化合物的X射线衍射(XRD)图，可见，峰型尖锐清晰，说明晶型较好，且与Pb3O2 (NO3)2的标准卡(卡号:00-040-0614)比对可知，产物主要以Pb3O2(NO3)2为主。注意，若煅烧温度过低，反应不能发生；过高则直接变为氧化铅或二氧化铅。煅烧时间也必须合适，否则会转变为氧化铅或四氧化三铅。图4为所制备的含Pb化合物放大5000倍的扫描电子显微镜图，可见，该材料晶型较好且颗粒大小较均一。图5为三种样品的的红外光谱图，其中A、B、C分别为所制备的化合物以及Pb304、Pb(N03)2的红外光谱图，通常不同位置的峰，说明含有不同的官能团，显然三个样品谱图的出峰位置和强度完全不同，说明本发明所制备的含Pb化合物是一种全新的物质，查阅文献，未见有关该物质制备以及应用方面的报道。
[0017]实施例2
称取30g乙酸铅和1g硝酸铅，放入体积为50 mL的坩祸中，之后在500°C的温度下于马弗炉内煅烧6h，之后将煅烧产物放入研钵中研磨10 min,得到含Pb的化合物材料。按照所制备的含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅负极生板，接着将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成。得到Pb化合物添加的铅酸电池。在0.2C倍率下放电，其容量较常规的高35%左右。
[0018]实施例3
称取50g硝酸铅和1g四氧化三铅，放入体积为100 mL的；t甘祸中，之后在500°C的温度下于马弗炉内煅烧7h，之后将煅烧产物放入研钵中研磨8 min,得到含Pb的化合物材料。按照所制备的含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅负极生板，接着将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成。得到Pb化合物添加的铅酸电池。在0.2C倍率下放电，其容量较常规的高34%左右。
[0019]实施例4
称取40g硝酸铅和20g氧化铅，放入体积为100 mL的；t甘祸中，之后在600°C的温度下于马弗炉内煅烧7h，之后将煅烧产物放入研钵中研磨5 min,得到含Pb的化合物材料。按照含所制备的含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅负极生板，接着将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成。得到Pb化合物添加的铅酸电池。在0.2C倍率下放电，其容量较常规的高32%左右。
[0020]实施例5
称取50 g乙酸铅和20 g硝酸铅，放入体积为100 mL的；t甘祸中，之后在600°C的温度下于马弗炉内煅烧8h，之后将煅烧产物放入研钵中研磨10 min,得到含Pb化合物材料。按照含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅负极生板，接着将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成。得到Pb化合物添加的铅酸电池。在0.2 C倍率下放电，其容量较常规的高37%左右。
[0021]实施例6
称取50g乙酸铅，放入体积为100 mL的坩祸中，之后在600°C的温度下于马弗炉内煅烧8h，之后将煅烧产物放入研钵中研磨5 min,得到含Pb化合物材料。按照所制备的含Pb化合物材料与工业用铅膏质量比为6%，将此化合物添加到工业用铅膏中，混合均均后将一定质量铅膏涂展到板栅上，按照现有工业程序硬化、烘干后得到铅负极生板，接着将I个负极板和I个常规正极板构成一个小电池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中进行化成。得到Pb化合物添加的铅酸电池。在0.2 C倍率下放电，其容量较常规的高36%左右。
【主权项】
1.一种含Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法，其特征在于: 称取10?90 g干燥的含铅化合物，放入体积为25?100 mL的坩祸中，将其在200?800°C的温度范围于马弗炉里煅烧2?8 h，然后将煅烧产物放入研钵中研磨5?20min,得到含Pb的化合物材料，即铅酸电池负极添加剂； 其中，含铅化合物选自硝酸铅、乙酸铅、氧化铅、四氧化三铅、硫化铅中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于煅烧温度为400°C，煅烧时间为4ho
【专利摘要】本发明公开了一种含Pb的铅酸电池负极添加剂的制备方法，属蓄电池技术领域。其技术方案是，将干燥的含铅化合物在一定的温度下煅烧一段时间，然后将煅烧产物研磨后，即可得到含Pb的化合物材料。将本发明制备的化合物材料添加到蓄电池负极铅膏配方中，可有效提高负极活性物质的利用率，与普通配方相比，在一定倍率下铅酸电池容量可提高10%～40%。
【IPC分类】H01M10/12, H01M4/62
【公开号】CN104953192
【申请号】CN201510322145
【发明人】丁克强, 赵婧, 赵永波, 李媛, 陈昱萦, 王梦阳
【申请人】河北师范大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月12日