一种铅酸蓄电池用负极材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池用负极材料及其制备方法。


背景技术：

2.铅酸蓄电池在储能及起动使用时，对于大电流放电倍率要求越来越高，而且目前随着电子设备的增加，电池放电深度越来越深，充电时间越来越短，电池的主要失效模式是欠充电导致的极板硫酸盐化。其实质是电池充电接受能力差；因此，为此研发一款具有高倍率放电及充电接受能力的极板势在必行。
3.目前比较常见的提高电池充电接受能力的方法是：增加板栅锡含量，板栅合金锡含量提高到1%以上，充电接受能力明显的增加，但相应的会增加电池的制造成本；增加硫酸/炭黑等添加剂的含量有助于提高孔率，此方法优点是初期容量高，后期循环寿命短；传统的方法不能很好兼顾电池初期容量、循环寿命、内阻、充电接受能力、水损耗等指标。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种铅酸蓄电池用负极材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种酸蓄电池用负极材料，包括0.08%～0.5%片粒尺寸10-20μm、比表面面积160-200m2/g、平均厚度＜4纳米，纯度》99%石墨烯粉体。
6.优选地，所述负极材料还添加有短纤维、木素、硫酸钡、50%硫酸和水，其中短纤维含量为0.04%～0.06%；木素含量为0.2%～0.3%；硫酸钡含量为0.7%～0.8%；50%硫酸含量为9%～10%；蒸馏水含量10%～12%。
7.优选地，所述短纤维还经过改性处理，具体的改性方法为：s01：将膨润土按照重量比1:3加入到海藻酸钠溶液中，然后加入膨润土总量2-5%的烷基磺酸钠、1-5%的十二烷基酚，搅拌充分，在水洗、干燥，得到膨润土调节剂；s02：将短纤维加入到5-10倍的盐酸溶液中搅拌处理，然后加入短纤维总量2-5%的膨润土调节剂，最后加入短纤维总量1-3%的复调剂，搅拌充分，水洗、干燥，即可。
8.优选地，所述海藻酸钠溶液的质量分数为10-15%。
9.优选地，所述盐酸溶液的质量分数为2-5%。
10.优选地，所述复调剂包括以下重量份原料：2-5份硫酸镧溶液、1-3份壳聚糖、2-6份硬脂酸、10-20份去离子水和1-4份十二烷基硫酸钠。
11.优选地，所述硫酸镧溶液的质量分数为20-30%。
12.本发明还提供了一种酸蓄电池用负极材料的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混匀，搅拌混合结束，得到负极材料。
13.优选地，所述搅拌混匀的转速为550-650r/min，搅拌时间为20-30min。
14.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明实现添加在负极铅膏中石墨烯使得活性物质颗粒之间、活性物质与板栅之间导电能力更强、结构更稳固，也能够明显降低活物质之间充放电内阻，使内部阻抗减小，降低充放电时产生的温升，也减小板栅的腐蚀速度，可以更有效地保护铅膏结晶在循环过程的软化。同时在和膏中加入纳米级石墨烯使得碳分子分散得更均匀，形成的孔直径更小，孔率更高，使得电池具有低电阻，低水损耗，高充电接受能力及大电流放电的特点，而且不降低电池容量及循环寿命；1、本发明的铅酸蓄电池负极铅膏配方加入石墨烯，在不降低电池原有性能（如电池初期容量及循环寿命）的前提下，能最大限度地降低极板在馈电状态下的硫酸盐化，显著改善提高铅酸蓄电池的高倍率放电性能、充电接受能力及降低水损耗；2、本发明的铅酸蓄电池负极铅膏中加入石墨烯适用于所有型号的铅酸蓄电池，应用广泛。
附图说明
15.图1为本发明充电接受能力对比示意图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.本实施例的一种酸蓄电池用负极材料，包括0.08%～0.5%片粒尺寸10-20μm、比表面面积160-200m2/g、平均厚度＜4纳米，纯度》99%石墨烯粉体。
18.本实施例的负极材料还添加有短纤维、木素、硫酸钡、50%硫酸和水，其中短纤维含量为0.04%～0.06%；木素含量为0.2%～0.3%；硫酸钡含量为0.7%～0.8%；50%硫酸含量为9%～10%；蒸馏水含量10%～12%。
19.本实施例的短纤维还经过改性处理，具体的改性方法为：s01：将膨润土按照重量比1:3加入到海藻酸钠溶液中，然后加入膨润土总量2-5%的烷基磺酸钠、1-5%的十二烷基酚，搅拌充分，在水洗、干燥，得到膨润土调节剂；s02：将短纤维加入到5-10倍的盐酸溶液中搅拌处理，然后加入短纤维总量2-5%的膨润土调节剂，最后加入短纤维总量1-3%的复调剂，搅拌充分，水洗、干燥，即可。
20.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为10-15%。
21.本实施例的盐酸溶液的质量分数为2-5%。
22.本实施例的复调剂包括以下重量份原料：2-5份硫酸镧溶液、1-3份壳聚糖、2-6份硬脂酸、10-20份去离子水和1-4份十二烷基硫酸钠。
23.本实施例的硫酸镧溶液的质量分数为20-30%。
24.本实施例的一种酸蓄电池用负极材料的制备方法，包括以下步骤：将原料依次搅拌混匀，搅拌混合结束，得到负极材料。
25.本实施例的搅拌混匀的转速为550-650r/min，搅拌时间为20-30min。
26.实验样本1的负极铅膏配方：每100公斤铅粉中，比重1.40g/ml的硫酸9.40公斤；纯水11.50公斤；短纤维0.05公斤；挪威木素0.22公斤；硫酸钡0.78公斤；另外，根据和膏过程中由于温度上升造成水的蒸发程度，加入若干调节纯水,以满足铅膏视比重的控制范围要求。
27.实验样本2的负极铅膏配方：每100公斤铅粉中，比重1.40g/ml的硫酸9.40公斤；纯水11.50公斤；短纤维0.05公斤；挪威木素0.22公斤；硫酸钡0.78公斤；石墨烯0.080公斤，另外，根据和膏过程中由于温度上升造成水的蒸发程度，加入若干调节纯水,以满足铅膏视比重的控制范围要求。
28.实验样本3的负极铅膏配方：每100公斤铅粉中，比重1.40g/ml的硫酸9.40公斤；纯水11.50公斤；石墨烯0.2公斤；另外，根据和膏过程中由于温度上升造成水的蒸发程度，加入若干调节纯水,以满足铅膏视比重的控制范围要求。
29.其中，石墨烯添加顺序是在铅膏内干混，在加入硫酸、待硫酸与铅膏内氧化铅全部反应生成硫酸铅后。
30.每个试验样板做2只电池，然后按下表进行性能检测。
31.对比实验例：短纤维还经过改性处理，具体的改性方法为：s01：将膨润土按照重量比1:3加入到海藻酸钠溶液中，然后加入膨润土总量3.5%的烷基磺酸钠、3%的十二烷基酚，搅拌充分，在水洗、干燥，得到膨润土调节剂；
s02：将短纤维加入到7.5倍的盐酸溶液中搅拌处理，然后加入短纤维总量3.5%的膨润土调节剂，最后加入短纤维总量2%的复调剂，搅拌充分，水洗、干燥，即可。
32.本实施例的海藻酸钠溶液的质量分数为12.5%。
33.本实施例的盐酸溶液的质量分数为3.5%。
34.本实施例的复调剂包括以下重量份原料：3份硫酸镧溶液、2份壳聚糖、4份硬脂酸、15份去离子水和2.5份十二烷基硫酸钠。
35.本实施例的硫酸镧溶液的质量分数为25%。
36.经过短纤维改性后测试：循环耐久试验i的次数可高达275次，以及低温起动能力（-18℃）/放电电流：500a等性能均有显著改进效果；短纤维改性中通过膨润土配合海藻酸钠溶液，将其分散改性，通过烷基磺酸钠、十二烷基酚等原料改性，活性性能增强，而短纤维在盐酸溶液中分散度、活性度改进，通过加入的硫酸镧溶液、壳聚糖和十二烷基硫酸钠配合形成的介质体，通过膨润土协配增效，将其短纤维进行优化改进，改进的短纤维能够显著提高产品体系的耐久稳定性以及其他性能效果。
37.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
38.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。