一種含Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池負(fù)極添加劑的制備方法，特別是一種含有金屬Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法，屬于能源材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池從問世至今已有150多年的歷史，其具有成本低、易于制造、使用安全、功率適中等獨(dú)特優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)和生活中。使用發(fā)現(xiàn)，鉛酸電池較低的容量，充放電次數(shù)低，通常循環(huán)充放電次數(shù)約為600次左右，極大地限制了其使用壽命。目前，將金屬如鈦、銀、錫等添加到鉛酸電池的板柵中以提高板柵的抗腐蝕性，以及將碳材料如石墨、炭黑、碳纖維等摻雜到鉛酸電池的鉛膏中以提高電池的容量，是普遍使用的改善鉛酸電池壽命的有效方法。然而，添加金屬到板柵中雖然可適當(dāng)延長鉛酸電池的使用壽命，但造成了電池成本的提高；將碳材料摻雜到鉛膏中，雖然可適當(dāng)提高電池的容量，但由于碳材料和鉛膏屬于不同的相，在實(shí)際使用過程中很容易造成鉛膏的脫落，進(jìn)而影響電池的使用壽命。因此，探索鉛酸電池新的添加劑，提高電池的容量，仍是鉛酸電池生產(chǎn)企業(yè)和科研工作者的重要任務(wù)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種含Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法，將所制備的化合物添加到鉛酸電池負(fù)極材料中，可提高鉛酸電池容量。
[0004]本發(fā)明給出的含Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法是這樣的:
稱取10?90 g干燥的含鉛化合物，放入體積為25?100 mL的坩禍中，將其在200?8000C的溫度范圍內(nèi)于馬弗爐里煅燒2?8 h，然后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨5?20min,得到含Pb的化合物材料，即鉛酸電池負(fù)極添加劑。
[0005]本發(fā)明的制備方法，所用原料含鉛化合物選自硝酸鉛、乙酸鉛、氧化鉛、四氧化三鉛、硫化鉛中的一種或多種。
[0006]本發(fā)明的制備方法，較適宜的煅燒溫度為400°C，煅燒時(shí)間為4 h。
[0007]按照所制備成的含Pb的化合物材料與工業(yè)用鉛膏的質(zhì)量比為1%?10%，將其添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后，將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛酸電池負(fù)極生板，然后用硫酸溶液依據(jù)現(xiàn)有的工業(yè)程序進(jìn)行多階段充電化成，得到含Pb化合物添加的鉛酸電池。
[0008]本發(fā)明取得的有益效果是:本發(fā)明工藝簡單，成本低，將所制備的含Pb化合物材料添加到鉛酸電池負(fù)極材料中，可以提高電池容量10%?40%。
【附圖說明】
[0009]圖1是將實(shí)施例1所制備的含Pb化合物材料添加到普通鉛膏中，得到的單體電池和常規(guī)鉛酸單體電池在0.2C倍率下的放電曲線對比圖。
[0010]圖2是將實(shí)施例1所制備的含Pb化合物材料添加到普通鉛膏中，得到的單體電池和常規(guī)鉛酸單體電池在0.5C倍率下的放電曲線對比圖。
[0011 ]圖3為實(shí)施例1所制備的含Pb化合物材料的X射線衍射(XRD)圖。
[0012]圖4為實(shí)施例1所制備的含Pb化合物材料的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。
[0013]圖5為實(shí)施例1所制備的含Pb化合物材料、Pb3O4以及Pb (NO 3)2的紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明。
[0015]實(shí)施例1
稱取25 g干燥的硝酸鉛，放入體積為50 mL的坩禍中，之后在400 °0的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒4 h，最后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨8 min,便得到含Pb化合物材料。按照所制備的含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此含Pb化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量的鉛膏涂展到鉛板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛酸電池負(fù)極生板，然后將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成，便可得到含Pb化合物添加的鉛酸電池。
[0016]圖1和圖2分別為添加含Pb化合物的負(fù)極板材料所構(gòu)成的單體電池與常規(guī)鉛酸負(fù)極板所制成的單體電池分別在0.2C和0.5C倍率下放電曲線的對比圖。其中線2為添加本發(fā)明制備的添加劑電池的放電曲線圖，線I為常規(guī)鉛酸電池的放電曲線圖，從圖1可以看出，由所制備出的負(fù)極板材料組裝成的電池在0.2C倍率下的放電容量為465 mAh,比普通配方電池的容量高出38%左右。從圖2可以看出，由所制備出的負(fù)極板材料組裝成的電池在0.5C倍率下的放電容量為386 mAh，比普通配方電池的容量高出14%左右。圖3為含Pb化合物的X射線衍射(XRD)圖，可見，峰型尖銳清晰，說明晶型較好，且與Pb3O2 (NO3)2的標(biāo)準(zhǔn)卡(卡號:00-040-0614)比對可知，產(chǎn)物主要以Pb3O2(NO3)2為主。注意，若煅燒溫度過低，反應(yīng)不能發(fā)生；過高則直接變?yōu)檠趸U或二氧化鉛。煅燒時(shí)間也必須合適，否則會轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸U或四氧化三鉛。圖4為所制備的含Pb化合物放大5000倍的掃描電子顯微鏡圖，可見，該材料晶型較好且顆粒大小較均一。圖5為三種樣品的的紅外光譜圖，其中A、B、C分別為所制備的化合物以及Pb304、Pb(N03)2的紅外光譜圖，通常不同位置的峰，說明含有不同的官能團(tuán)，顯然三個(gè)樣品譜圖的出峰位置和強(qiáng)度完全不同，說明本發(fā)明所制備的含Pb化合物是一種全新的物質(zhì)，查閱文獻(xiàn)，未見有關(guān)該物質(zhì)制備以及應(yīng)用方面的報(bào)道。
[0017]實(shí)施例2
稱取30g乙酸鉛和1g硝酸鉛，放入體積為50 mL的坩禍中，之后在500°C的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒6h，之后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨10 min,得到含Pb的化合物材料。按照所制備的含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛負(fù)極生板，接著將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成。得到Pb化合物添加的鉛酸電池。在0.2C倍率下放電，其容量較常規(guī)的高35%左右。
[0018]實(shí)施例3
稱取50g硝酸鉛和1g四氧化三鉛，放入體積為100 mL的；t甘禍中，之后在500°C的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒7h，之后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨8 min,得到含Pb的化合物材料。按照所制備的含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛負(fù)極生板，接著將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成。得到Pb化合物添加的鉛酸電池。在0.2C倍率下放電，其容量較常規(guī)的高34%左右。
[0019]實(shí)施例4
稱取40g硝酸鉛和20g氧化鉛，放入體積為100 mL的；t甘禍中，之后在600°C的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒7h，之后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨5 min,得到含Pb的化合物材料。按照含所制備的含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛負(fù)極生板，接著將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成。得到Pb化合物添加的鉛酸電池。在0.2C倍率下放電，其容量較常規(guī)的高32%左右。
[0020]實(shí)施例5
稱取50 g乙酸鉛和20 g硝酸鉛，放入體積為100 mL的；t甘禍中，之后在600°C的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒8h，之后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨10 min,得到含Pb化合物材料。按照含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛負(fù)極生板，接著將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成。得到Pb化合物添加的鉛酸電池。在0.2 C倍率下放電，其容量較常規(guī)的高37%左右。
[0021]實(shí)施例6
稱取50g乙酸鉛，放入體積為100 mL的坩禍中，之后在600°C的溫度下于馬弗爐內(nèi)煅燒8h，之后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨5 min,得到含Pb化合物材料。按照所制備的含Pb化合物材料與工業(yè)用鉛膏質(zhì)量比為6%，將此化合物添加到工業(yè)用鉛膏中，混合均均后將一定質(zhì)量鉛膏涂展到板柵上，按照現(xiàn)有工業(yè)程序硬化、烘干后得到鉛負(fù)極生板，接著將I個(gè)負(fù)極板和I個(gè)常規(guī)正極板構(gòu)成一個(gè)小電池，在1.05 g/cm3的稀硫酸中進(jìn)行化成。得到Pb化合物添加的鉛酸電池。在0.2 C倍率下放電，其容量較常規(guī)的高36%左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法，其特征在于: 稱取10?90 g干燥的含鉛化合物，放入體積為25?100 mL的坩禍中，將其在200?800°C的溫度范圍于馬弗爐里煅燒2?8 h，然后將煅燒產(chǎn)物放入研缽中研磨5?20min,得到含Pb的化合物材料，即鉛酸電池負(fù)極添加劑； 其中，含鉛化合物選自硝酸鉛、乙酸鉛、氧化鉛、四氧化三鉛、硫化鉛中的一種或多種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于煅燒溫度為400°C，煅燒時(shí)間為4ho
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含Pb的鉛酸電池負(fù)極添加劑的制備方法，屬蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案是，將干燥的含鉛化合物在一定的溫度下煅燒一段時(shí)間，然后將煅燒產(chǎn)物研磨后，即可得到含Pb的化合物材料。將本發(fā)明制備的化合物材料添加到蓄電池負(fù)極鉛膏配方中，可有效提高負(fù)極活性物質(zhì)的利用率，與普通配方相比，在一定倍率下鉛酸電池容量可提高10%～40%。
【IPC分類】H01M10/12, H01M4/62
【公開號】CN104953192
【申請?zhí)枴緾N201510322145
【發(fā)明人】丁克強(qiáng), 趙婧, 趙永波, 李媛, 陳昱縈, 王夢陽
【申請人】河北師范大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月12日