一种改良铅酸蓄电池的制作方法

本发明属于铅酸蓄电池。具体为一种改良铅酸蓄电池。

背景技术：

1、铅酸蓄电池自问世以来，因其价格低廉、安全性高、回收率高等突出优点，成为目前化学电池中产量最大、应用范围最广的二次电池。但随着近年来新能源技术的不断发展，锂离子电池和镍氢电池等异军突起，使得铅酸蓄电池在市场中的竞争压力越来越大。目前铅酸蓄电池的劣势主要体现在：比能量低，活性物质利用率不高；循环寿命短，尤其是在大电流放电和深度放电的环境中；低温充电接受能力差，不适合严寒地区使用。其中，铅酸蓄电池容量和寿命的高低很大程度上取决于正极板的优劣，而充电接受能力往往受到负极板和电解液的限制，因此要提高铅酸蓄电池的性能，可从正负极板配方及电解液添加剂入手，开发一种改良铅酸蓄电池，提高电池容量和寿命以及充电接受性能，从而提升铅酸蓄电池的市场竞争力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有工艺的上述不足而提供一种配方改良的铅酸蓄电池，有效提高电池容量和寿命以及充电接受性能。

2、本发明的技术解决方案是：一种改良铅酸蓄电池，由多个单格组成，所述单格包括单格槽、置于槽中的电解液、浸渍于电解液中的极群；所述极群是由多片正极板和多片负极板隔着隔板交替排列而成；同一极群的各正极板上的正极板耳通过正极汇流排相连，同一极群的各负极板上的负极板耳通过负极汇流排相连；所述正极板包括正极板栅和涂布于正极板栅的正极铅膏；所述负极板包括负极板栅和涂布于负极板栅的负极铅膏；其特征是：

3、所述正极铅膏由如下重量百分比的原料组成：短纤维0.06%~0.1%，纯水10%~15%，1.38g/cm3硫酸溶液 8%~11%，红丹 9%~11%，4bs 0.4%~0.8%，三氧化二锑0.04%~0.1%，in2o3中空管3%~5%，花生壳基多孔碳0.5%~1%，其余为铅粉；

4、所述in2o3中空管是由可溶性铟盐和对苯二甲酸在二甲基亚砜(dmso)中反应并高温煅烧制备的；

5、所述花生壳基多孔碳是花生壳通过碳化然后进行活化过程来制备的；

6、所述负极铅膏由如下重量百分比的原料组成：纯水8%~12%，1.38g/cm3硫酸溶液6%~9%，短纤维0.04%~0.08%，铅纳米颗粒浸渍碳0.5%~1%，硫酸钡0.8%~1.2%，木素磺酸盐0.2%~0.5%，腐殖酸0.2%~0.4%，其余为铅粉；

7、所述铅纳米颗粒浸渍碳是由碳、pb(ch3coo)2和nabh4在n2氛围中超声搅拌反应制备；碳、pb(ch3coo)2和nabh4的质量比为10:2:3；

8、所述电解液由1.26~1.30g/cm3硫酸溶液加入电解液添加剂制成；

9、所述电解液添加剂为硫酸铝、硫酸钾、硫酸锂中的一种或两种。

10、本发明的技术解决方案中所述的in2o3中空管由如下方法制备而成：

11、1）将(一定量的)可溶性铟盐和对苯二甲酸加入到(适量)二甲基亚砜(dmso)中并混合均匀制成混合溶液；

12、2）混合溶液在100~150 ℃的油浴中加热搅拌30~40 min；

13、3）冷却至室温后，使用布氏漏斗和真空泵抽滤，收集白色粉末状滤渣，用乙醇洗涤至少5次，并在55~65 ℃下干燥8~12 h，制得样品；

14、4）所得样品以5~10 ℃/min的速率加热至500~600 ℃后煅烧2~2.5 h，获得in2o3中空管。

15、本发明的技术解决方案中所述的in2o3中空管为长条圆柱状两端开口中空管，长度为5~10 μm，孔径为100 nm~1μm，壁厚为10~100 nm。

16、本发明的技术解决方案中所述的in2o3中空管的孔径和长度是通过调节可溶性铟盐和对苯二甲酸的比例制成的。

17、本发明的技术解决方案中所述的可溶性铟盐为硫酸铟、硝酸铟或乙酰丙酮铟。

18、本发明的技术解决方案中所述的花生壳基多孔碳由如下方法制备而成：

19、1）花生壳经过水洗后干燥，获得干净花生壳；

20、2）干净的花生壳以5~10 ℃/min的速率加热至500~550 ℃，在n2环境下保持1 ~1.5 h后，冷却至室温，获得前体；

21、3）将前体与20 wt% naoh溶液在110~150 ℃下回流3~4 h，获得中间产物；

22、4）将质量比为1∶2的中间产物和naoh经过2~3 h充分搅拌使其分散在少量蒸馏水中，然后将混合物在100~150 ℃下放置10~20 h至水分完全蒸干，将干燥后的混合物在n2环境下在600~700 ℃热解2~3 h，获得粗产物；

23、5）将所得粗产物研磨成粉末，然后在1~2mol/l hcl溶液中洗涤，并在55~65 ℃下干燥8~12 h，得到具有多孔结构的花生壳基多孔碳。

24、本发明的技术解决方案中所述的铅纳米颗粒浸渍碳由如下方法制备而成：

25、1）室温条件下，将一定量的碳置于去离子水中，然后超声处理30 min~1 h，使其均匀分散；

26、2）按碳和pb(ch3coo)2质量比5:1，将相应量的pb(ch3coo)2溶解在去离子水中；

27、3）在连续搅拌条件下，将pb(ch3coo)2水溶液缓慢加入到碳分散溶液中，完全混合后，降低溶液温度并保持在0 ℃；

28、4）按pb(ch3coo)2和nabh4质量比2∶3，将所需量的nabh4溶液加入到上述混合液中，并在60~70 ℃水浴条件下连续搅拌反应6~7 h；

29、5）将溶液冷却至室温，使用布氏漏斗和真空泵抽滤，收集滤渣，依次用水和乙醇洗涤除去过量的未反应试剂；

30、6）洗涤后的产物在室温下干燥3天以上，得到铅纳米颗粒浸渍碳。

31、本发明的技术解决方案中所述的碳为比表面积300~400 m2/g的导电炭黑。

32、本发明的技术解决方案中所述的铅纳米颗粒浸渍碳的制备过程在n2气氛中进行。

33、本发明的技术解决方案中所述的电解液中含有摩尔浓度为0.025~0.05 mol/l的电解液添加剂。

34、本发明的有益效果是：

35、本发明所述的改良铅酸蓄电池，正极配方引入in2o3中空管，增加了正极板的孔隙率，管状的中空结构创造了良好的离子传输通道，使正极活性物质利用率进一步提高，且管状结构可以增强正极板的机械性能，减缓循环充放电过程中正极板活性物质的软化脱落，有利于提高电池循环寿命。此外，正极引入的花生壳基多孔碳，不仅提高了正极的电导率和电子转移率，而且花生壳基多孔碳发达的孔隙结构也有利于改善正极板的传质限制，提高正极活性物质利用率，花生壳基多孔碳的加入还可以抑制正极活性物质在充放电过程中的生长速率，从而提高电池循环寿命。负极引入铅纳米颗粒浸渍碳，将纳米尺寸的铅颗粒均匀结合到碳的孔隙和表面，不仅保留了碳的高导电性能，而且由于界面效应，可以使碳在负极上分散更均匀，减少碳的聚集，控制较大尺寸硫酸铅的形成，提高电池充电接受能力。不仅如此，与碳相比，铅纳米颗粒浸渍碳由于碳结构中加入了铅纳米粒子，可以提高电池的放电容量，且表现出更好的析氢抑制性能。电解液添加剂中的硫酸铝和硫酸钾，有利于细化硫酸铅晶粒尺寸，进一步提高了电池的充电接受能力。采用本发明所提供的铅酸蓄电池，与传统电池相比，容量提升20%以上，充电接受能力提升20%以上，循环寿命提升15%以上。