一种铅酸电池用高容量正极铅膏及其制备方法与流程

本发明属于铅酸电池，具体地，涉及一种铅酸电池用高容量正极铅膏及其制备方法。

背景技术：

1、铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池，铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅，充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。尽管它的质量比能量、体积比能量不能和锂电池相比，但是，其价格便宜、结构简单，且大电流放电性能好、无记忆效应，在电动自行车、电动汽车等的动力电源，汽车、船舶、坦克等的起动电源，以及发电厂、自动控制系统等的备用电源均有广泛的应用。

2、但是，铅酸电池的比能量低且使用寿命偏短，严重制约铅酸电池的应用，其主要原因为正极材料的利用率不高，现有技术中为提高铅酸电池的容量的技术手段主要有两种，其一是利用合成技术，如制备具有纳米结构的氧化铅作为正极材料，通过细化粒径来提高利用率，或者合成具有特定形状的氧化铅提高比表面积，如海胆状、花形等，在一定程度上可提升正极材料的比容量，但是，该类方法成本高昂，与铅酸电池的低成本应用理念相悖；其二是复配添加剂，主要以导电材料为主，其中以碳材料应用最为广泛，但是，该类添加剂自身不能提升比容量，仅能提升正极材料的导电性，过量添加反而使得比容量严重下降。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种铅酸电池用高容量正极铅膏及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种铅酸电池用高容量正极铅膏，按照重量份计包括如下原料：

4、铅粉100份、高容量添加剂5.5-7.2份、红丹3.5-4.5份、硫酸亚锡0.15-0.2份和硫酸10-13份；

5、所述高容量添加剂由以下方法制备：

6、步骤a1：将碳纳米管和硝酸溶液混合投料并超声分散，升温至80-90℃，施加240-360rpm搅拌2-3h，离心去除液相并水洗干燥，得到活化载体；

7、进一步地，碳纳米管和硝酸溶液的固液质量比为1：20-25，硝酸溶液的浓度为4-6mol/l，硝酸处理碳纳米管，在表面生成大量活性基团，提升碳纳米管的负载性。

8、进一步地，碳纳米管的管径不高于50nm。

9、步骤a2：将三（n,n''-二异丙基甲酰胺基）镧和无水二甲基乙酰胺在干燥氮气保护下混匀，升温至40-55℃，加入活化载体超声振荡20-30min，静置12h后离心分离并干燥，之后在氮气保护下于900℃焙烧2h，得到掺杂载体；

10、进一步地，活化载体、三（n,n''-二异丙基甲酰胺基）镧和无水二甲基乙酰胺的用量比为10g：0.12-0.16g：20-30ml，活化载体具有良好的吸附性，通过吸附负载三（n,n''-二异丙基甲酰胺基）镧，焙烧后在活化载体上形成镧掺杂。

11、步骤a3：将氧化铅、硫酸铅和硫酸溶液研磨制浆，再加入掺杂载体混合，升温至65-80℃，超声搅拌下缓慢加入浓硫酸反应1.5-2h，离心分离并去除液相，真空干燥后转入氮气氛围炉中在600℃焙烧3h，出料研磨粉碎，得到高容量添加剂；

12、进一步地，氧化铅、硫酸铅、掺杂载体、硫酸溶液和浓硫酸的用量比为0.1mol：0.05mol：1.5-2.2g：20-25ml：5-8ml，硫酸溶液的质量分数为40%，氧化铅和硫酸铅在硫酸中形成四碱式硫酸铅并以掺杂载体复合。

13、一种铅酸电池用高容量正极铅膏的制备方法，具体操作为：将铅粉、高容量添加剂、红丹和硫酸亚锡采用高混机混匀，转入和膏机中加入硫酸混匀，得到高容量正极铅膏。

14、进一步地，铅粉的细度不低于200目。

15、进一步地，原料中硫酸的质量分数为35-40%。

16、本发明的有益效果：

17、本发明公开一种用于铅酸电池的高容量添加剂，其以碳纳米管为基体，通过硝酸处理在表面生成大量活性基团，提高碳纳米管的吸附性，对碳纳米管进行活化，利用其吸附特性，在液相环境中吸附负载三（n,n''-二异丙基甲酰胺基）镧，焙烧后在活化载体上形成镧掺杂，通过水热和焙烧工艺，使得氧化铅和硫酸铅在掺杂载体的表面形成四碱式硫酸铅复合；该高容量添加剂自身含有大量的四碱式硫酸铅，对提升铅膏的容量和使用寿命具有一定的积极意义，复合在其中的碳纳米管具有微观中空空隙，在铅酸电池充放电过程中形成离子通道，利于离子的充分嵌入和脱嵌，使得活性物质充分利用，在测试中表现出较高的比容量；碳纳米管的管壁上掺杂的镧化物抑制氧化铅和二氧化铅的生长，保持碳纳米管形成的离子通道稳定，在测试中表现出较高的循环稳定性。

技术特征：

1.一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，按照重量份计包括如下原料：

2.根据权利要求1所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，碳纳米管和硝酸溶液的固液质量比为1：20-25，硝酸溶液的浓度为4-6mol/l。

3.根据权利要求2所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，碳纳米管的管径不高于50nm。

4.根据权利要求3所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，活化载体、三（n,n''-二异丙基甲酰胺基）镧和无水二甲基乙酰胺的用量比为10g：0.12-0.16g：20-30ml。

5.根据权利要求4所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，步骤a3中，氧化铅、硫酸铅、掺杂载体、硫酸溶液和浓硫酸的用量比为0.1mol：0.05mol：1.5-2.2g：20-25ml：5-8ml，硫酸溶液的质量分数为40%。

6.根据权利要求1所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，铅粉的细度不低于200目。

7.根据权利要求1所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏，其特征在于，原料中硫酸的质量分数为35-40%。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种铅酸电池用高容量正极铅膏的制备方法，其特征在于，具体操作为：将铅粉、高容量添加剂、红丹和硫酸亚锡采用高混机混匀，转入和膏机中加入硫酸混匀，得到高容量正极铅膏。

技术总结
本发明涉及一种铅酸电池用高容量正极铅膏及其制备方法，属于铅酸电池技术领域，其按照重量份计包括如下原料：铅粉100份、高容量添加剂5.5‑7.2份、红丹3.5‑4.5份、硫酸亚锡0.15‑0.2份和硫酸10‑13份；其中，高容量添加剂以碳纳米管为基体，通过硝酸处理在表面生成大量活性基团，提高碳纳米管的吸附性，对碳纳米管进行活化，利用其吸附特性，在液相环境中吸附负载三（N,N''‑二异丙基甲酰胺基）镧，焙烧后在活化载体上形成镧掺杂，通过水热和焙烧工艺，使得氧化铅和硫酸铅在掺杂载体的表面形成四碱式硫酸铅复合，其在正极活性材料中形成稳定的离子通道，使得电池具有较高的比容量和循环稳定性。

技术研发人员：温芳明,钟芳艳,熊建文,石杰,王华栋,康仁飞,陆林
受保护的技术使用者：江西和润宇电源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17