一種鉛碳電極及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電極領域，尤其涉及一種鉛碳電極及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 鉛酸蓄電池從發明至今已有150多年的歷史，因其工藝技術成熟、性價比高、容量 大、安全性能好、循環經濟效益好等優點而成為世界上產量最大、應用范圍最廣的一種電 池。但是，鉛酸蓄電池由于比功率低、循環壽命短等缺點而成為鉛酸蓄電池進一步發展的瓶 頸，尤其在高倍率部分荷電態充放電使用時，因硫酸鉛在負極的快速累積而導致負極硫酸 鹽化失效，使得電池的循環壽命偏低。
[0003] 鉛炭電極可組裝成鉛炭電池，鉛炭電池是超級電池的一種，也屬于電容電池。因為 鉛炭電極具有電池性與電容性，能與電池正極（PbO2)形成非對稱性超級電容器內聯在同一 電池槽內，具有優異的電池容量，電池內阻小充電接受能力高，循環生命長等特性。
[0004] 目前國際國內存在定型（成熟）的生產方法，使其成為工業化規模生產，廣泛流通 于市場。
[0005] 據文獻載：鉛炭電極制造的方法有下列幾個； A、炭膜貼附法：利用超級電容器的炭膜電極用的膜貼附在電池負極上，形成物理接觸 的pb/C電極，這種電極最大缺點是嚴重的自放電，電池根本不能擱置，一旦擱置，電池即要 充電否則不能使用，實際上沒有現實意義。
[0006] B、鍍鉛(炭）法：通過電鍍，鍍鉛在炭電極上，更令人難以置信的是鍍鉛時間漫長， 另外炭基板活化敏化較難，所以鍍鉛在實現工業化制板有一室難度。或是鉛板鍍炭，同樣也 有困難，這樣的電鍍法生產鉛炭電極在實驗室是可以的，工業化規模具有難度，還有現在鉛 蓄電池工廠需添置電鍍設備。
[0007]C、炭骨架法：利用玻璃態化碳作板柵，這樣工藝正在熱烈發展中，這或許可以制成 鉛炭電極，但壽命尚存問題，炭板柵與活物質接觸到后期有炭層腐蝕，有損電池循環壽命。

【發明內容】

[0008] 本發明的目的是采用配方法得到一種鉛碳電極及其制備方法。
[0009] 為了實現以上目的，本發明采用的技術方案如下： 一種鉛碳電極，其特征在于它包含混合碳、載體、膨脹劑、相溶助劑、納米碳包鉛、鉛粉， 以上所述的成分中鉛粉為基礎成分；以上所述的成分占鉛粉重量的質量分數比如下：混 合碳與鉛粉的質量比為1%_3%，載體與鉛粉的質量比為1%_2%，膨脹劑與鉛粉的質量比為 I. 4%-1. 7%，相溶助劑與鉛粉的質量比為0. 1%-0. 3%，納米碳包鉛與鉛粉的質量比為1%- 2% ;所述的混合碳為石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭四種碳混合物組成；所述的載體為硅與 碳的混合物組成；所述的膨脹劑為硫酸鋇、木素、胡敏酸、納米碳管的混合物組成，硫酸鋇 與鉛粉的質量比為〇.8%-1.0%、木素與鉛粉的質量比為0.2%、胡敏酸與鉛粉的質量比為 0. 3%-0. 4%、納米碳管與鉛粉的質量比為0. 1% ;所述的相溶助劑為聚天冬胺酸鈉。
[0010] 所述的混合碳為石墨、乙炔黑、活性炭、人造炭的質量分數構成如下：石墨40%、乙 炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%。
[0011] 所述的載體中硅與碳的質量比為2:1。
[0012] 一種鉛碳電極的制備工藝方法，它包括如下步驟： 第1步、制備原材料： 選擇鉛粉、聚天冬胺酸鈉備用； 選擇質量分數為石墨40%、乙炔黑30%、活性炭20%、人造炭10%的粉末混合得到混合 碳； 選用硅與碳的質量比為2:1混合得到載體； 選擇硫酸鋇與鉛粉的質量比為〇. 8%-1. 0%，木素與鉛粉的質量比為0. 2%，胡敏酸與鉛 粉的質量比為〇. 3%-0. 4%，納米碳管與鉛粉的質量比為0. 1%的材料混合均勻后得到膨脹 劑； 制備納米碳包鉛：按質量稱取等量的碳酸鉛和淀粉均勻拌合成混合體，再向混合體添 加水，使其成為漿糊狀，在180°C的無氧條件下進行炭化處理，得到炭化混合體，再將炭化混 合體在315°C~330°C進行還原反應最終得到納米碳包鉛； 第2步、混合原料： 向鉛粉中加入質量分數為鉛粉1%_3%的混合碳、質量分數為鉛粉1%_2%的載體，質量分 數為鉛粉1. 4% - 1. 7%的膨脹劑，質量分數為鉛粉0. 1%-0. 3%的聚天冬胺酸鈉，質量分數為 鉛粉1% - 2%的納米碳包鉛；將以上混合物混合均勻； 第3步、和膏工藝： 首先將第2步得到的混合物干攪拌6-8分鐘，然后加水攪拌，加水時間控制在2分鐘 以內；再加入酸，攪拌，加酸時間控制在15-18分鐘以內，得到正鉛膏和負鉛膏；在和膏過程 中，正鉛膏和負鉛膏采用不同的加水量和加酸量； 第4步、涂料工藝： 采用涂板機將正鉛膏和負鉛膏涂覆在電極骨架上，得到正電極板基材和負電極板基 材； 第5步、固化工藝： 將第4步得到的正電極板基材和負電極板基材分十六段進行固化處理，正電極板基材 和負電極板采用不同的工藝參數； 第6步、極板化成： 將正電極板基材和負電極板基材上已固化的鉛膏中的堿式硫酸鹽與鉛氧化物轉化為 活性物質，正電極板上活性物質轉化為二氧化鉛，負電極板上活性物質轉化為海棉狀鉛。
[0013] 所述的和膏工藝中正鉛膏加入的水的重量為混合物重量的95%_101%，加入的酸的 重量為混合物重量的72%-78% ;所述的和膏工藝中負鉛膏加入的水的重量為混合物重量的 92%-96%，加入的酸的重量為混合物重量的64%-70%。
[0014] 本專利的方法是用配方法；本法制造鉛炭電極有許多優點，①現有生產鉛酸電池 的廠家不需要添置設備，不需改變太多的工藝，②利用配方法可以批量生產鉛酸(鉛炭）電 池，這種鉛炭電極制造工藝能帶動整個鉛酸電池行業技術升級。
[0015] 采用本發明創造制備得到的鉛碳電池容量高，比傳統電池容量高10-20%。與傳統 電池比，容量保特性能好，適合高效率充放電，可縮短化成20%的時間，動態充電接受能力 提高10%。與傳統電池比，動態內阻低：比傳統電池低5%。與傳統電池比，壽命長：比傳統電 池長1-1. 5倍，硫酸鹽化大大減輕。
【具體實施方式】
[0016] 實施例1，選用鉛粉IOOkg: 一種鉛碳電極，包含混合碳、載體、膨脹劑、相溶助劑、納米碳包鉛、鉛粉，以上所述的成 分中鉛粉為基礎成分；混合碳為lkg，其中石墨0. 4kg、乙炔黑0. 3kg、活性炭0. 2kg、人造炭 0.1kg;載體為lkg，載體中娃