耐高温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于蓄电池领域，涉及一种耐高温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺。
【背景技术】
[0002] 铅酸蓄电池，指电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 铅酸蓄电池凭借其电压稳定、价格便宜等优点，得到了较为广泛的应用。但铅酸蓄电池也的 缺点也较为明显，例如：比能量偏低、循环寿命不长、容易热失控、电池笨重、高倍率放电效 率低、低温对电池性能影响大(零下30度低温失去充电和放电能力)、高温容易失效等。
[0003] 尤其严重的是，铅酸蓄电池的性能受温度严重密，这严重制约了铅酸蓄电池的性 能提升及应用范围。因为过高的温度会导致浮充电流的增加，从而造成过充电流的累计，使 铅酸蓄电池循环寿命的缩短。据实验证明，当环境温度在25°c时，温度每升高6?10°C，铅 酸蓄电池寿命缩短一半。
[0004] 而且，当铅酸蓄电池使用温度过高时，铅酸蓄电池在充放电过程中产生的热量难 以散发出去，就导致铅酸蓄电池产生过热、水损失加剧、内阻增大，更加发热，产生恶性循 环，逐步发展为热失控，导致铅酸蓄电池失效。因此，在具体应用时，普通铅酸蓄电池不适于 在35°C以上的环境工作。
[0005] 在一些应用领域，上述缺点会严重制约着铅酸蓄电池的应用，例如，太阳能蓄电池 领域。太阳能蓄电池是'蓄电池'在太阳能光伏发电中的应用，国内目前被广泛使用的太阳 能蓄电池主要是铅酸蓄电池。但是，太阳能蓄电池必须要能够适应更重恶劣环境，尤其是高 温环境，而高温环境极容易造成铅酸蓄电池的损伤或失效。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种能够在高温环境下工作、使用寿命长，容量高的耐高 温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种耐高温铅碳蓄电池负极材料，该材料由第一组 分和第二组分混合搅拌而成； 所述第一组分由以下成份按照质量配比组成： 铅粉 28?36% ; 磷酸钠 0? 6?1. 3% ; 石墨 0. 3?0. 6% ; 硫酸亚锡 0? 2?0? 4% ; 去离子水 61. 7?69. 7% ; 所述第二组分由以下成份按照质量配比组成： PTFE 5 ?8% ; 羧甲基纤维素钠 12?18% ; 磷酸 6?10% ; 去尚子水 64?72%。
[0008] 进一步来说，所述第一组分由以下成份按照质量配比组成： 铅粉 30?35% ; 磷酸钠 0? 8?1. 2% ; 石墨 0. 3?0. 6% ; 硫酸亚锡 0? 2?0? 4% ; 去尚子水 65?68% ; 所述第二组分由以下成份按照质量配比组成： PTFE 5 ?8% ; 羧甲基纤维素钠 12?15% ; 磷酸 8?10% ; 去尚子水 65?72%。
[0009] 其中，所述第一组分和第二组分混合比例关系为： (7 ?8) :(1 ?1. 2)。
[0010] 其中，所述材料由3050g的第一组分和1400g的第二组分混合搅拌而成； 所述第一组分由以下成份组成：铅粉l〇〇〇g、磷酸钠25g、石墨15g、硫酸亚锡10g、去离 子水2000g; 所述第二组分由以下成份组成：PTFE100g、羧甲基纤维素钠200g、磷酸100g、去离子 水 1000g〇
[0011] 其中，所述第一组分的铝粉中，含有PbO30?40%和Pb02 60?70%。
[0012] 此外，本发明还提供一种耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，包括以下步 骤： 步骤一，制备第一组分，将铅粉、磷酸钠、石墨和硫酸亚锡混合，再加入去离子水制成溶 液，并加热一段时间以确保分散均勾，制成第一组分；其中，所述第一组分中各成份的质量 配比为： 铅粉 28?36% ; 磷酸钠 0? 6?1. 3% ; 石墨 0. 3?0. 6% ; 硫酸亚锡 0? 2?0? 4% ; 去离子水 61. 7?69. 7% ; 步骤二，制备第二组分，将PTFE、羧甲基纤维素钠和磷酸混合，并加入去离子水制成粘 稠状液体，并加热互溶，制成第二组分； 所述第二组分中各成份的质量配比为： PTFE 5 ?8% ; 羧甲基纤维素钠 12?18% ; 磷酸 6?10% ; 去尚子水 64?72% ; 步骤三，将第一组分和第二组分按（7?8) : (1?1. 2)比例混合得到粘稠液体，并搅拌 以确保材料之间结合均匀； 步骤四，将步骤三中的溶液经加热干燥，并研磨成粉末； 步骤五，将粉末继续加热并搅拌，即可得到高性能的负极铅碳电极材料。
[0013] 其中，在步骤一中，加热溶液时，加热温度为60?65°C，加热互溶时间为3?4小 时；在步骤二中，加热溶液时，加热温度为50?70°C，加热互溶时间为1小时。
[0014] 其中，在步骤三中，搅拌方式为超声波搅拌，搅拌时间为2小时。
[0015] 其中，在步骤四中，溶液的干燥温度为140?160°C。
[0016] 其中，在步骤五中，对粉末的加热温度为350?400°C，热处理时间为4?6小时。
[0017] 本发明的有益效果是：本发明提供的耐高温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺， 提高了负极材料的稳定性，经50°C高温1C放电循环检测40次循环充放电后从极板上无软 化现象；电池的1C放电容量提高了 15%?30% ;电池的高温50°C1C放电循环寿命提高 了 100-120%。因此，本发明提供的耐高温铅碳蓄电池负极材料制造的铅碳蓄电池，具有良 好的耐高温性能，相比于传统的铅碳蓄电池，其在高温环境下的1C放电容量和放电循环寿 命均得到提高，因此更能够适应恶劣环境，尤其是高温环境，十分适合作为太阳能蓄电池使 用。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的种耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供的耐高温铅碳蓄电池负极材料，该材料由第一组分和第二组分混合搅 拌而成； 第一组分由以下成份按照质量配比组成： 铅粉 28?36% ; 磷酸钠 0? 6?1. 3% ; 石墨 0. 3?0. 6% ; 硫酸亚锡 0? 2?0? 4% ; 去离子水 61. 7?69. 7% ; 第二组分由以下成份按照质量配比组成： PTFE 5 ?8%; 羧甲基纤维素钠 12?18%; 磷酸 6?10%; 去尚子水 64?72%。
[0020] 其中，第一组分和第二组分混合比例关系为：（7?8) : (1?1. 2)。
[0021] 为了研宄其性能，按以下具体质量配比，制备了四份相同的铅碳蓄电池负极材料， 每份负极材料的组成如下： 包括3050g的第一组分和1400g的第二组分；其中第一组分由以下成份组成：铅粉 1000g、磷酸钠25g、石墨15g、硫酸亚锡10g、去离子水2000g;第二组分由以下成份组成： PTFE100g、羧甲基纤维素钠200g、磷酸100g、去离子水1000g。
[0022] 利用上述负极材料制备了铅碳蓄电池，分别为1 #电池、2 #电池、3 #电池和4 #电池。上述四组电池以及传统铅酸蓄电池一同在50°C高温下，做高温1C放电实验，其实 验数据分别如表一至四所示。
[0023] 1#电池，高温1C放电对比数据，如表一所示。
【主权项】
1. 一种耐高温铅碳蓄电池负极材料，其特征在于，该材料由第一组分和第二组分混合 揽拌而成； 所述第一组分由W下成份按照质量配比组成： 铅粉 28?36% ; 磯酸钢 0. 6?1. 3〇/〇 ; 石墨 0. 3 ?0. 6〇/〇 ; 硫酸亚锡 0. 2?0. 4〇/〇 ; 去离子水 61. 7?69. 7% ; 所述第二组分由W下成份按照质量配比组成： PIPE 日?8% ; 駿甲基纤维素钢 12?18%; 磯酸 6?10% ; 去离子水 64?72〇/〇。
2. 根据权利要求1所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料，其特征在于，所述第一组分由 W下成份按照质量配比组成： 铅粉 30?35% ; 磯酸钢 0. 8?1. 2〇/〇 ; 石墨 0. 3 ?0. 6〇/〇 ; 硫酸亚锡 0. 2?0. 4〇/〇 ; 去罔子水 65?68% ; 所述第二组分由W下成份按照质量配比组成： PIPE 日?8% ; 駿甲基纤维素钢 12?15%; 磯酸 8?10% ; 去离子水 65?72%。
3. 根据权利要求1或2所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料，其特征在于，所述第一组分 和第二组分混合比例关系为： (7 ?8) ;(1 ?1. 2)。
4. 根据权利要求3所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料，其特征在于，所述材料由3050g 的第一组分和1400g的第二组分混合揽拌而成； 所述第一组分由W下成份组成；铅粉lOOOg、磯酸钢25g、石墨15g、硫酸亚锡lOg、去离 子水2000g ; 所述第二组分由W下成份组成；PTFE lOOg、駿甲基纤维素钢200g、磯酸lOOg、去离子 水 lOOOg。
5. 根据权利要求1?4任一项所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料，其特征在于，所述第 一组分的侣粉中，含有化0 30?40%和化化60?70〇/〇。
6. -种耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，其特征在于，包括W下步骤： 步骤一，制备第一组分，将铅粉、磯酸钢、石墨和硫酸亚锡混合，再加入去离子水制成溶 液，并加热一段时间W确保分散均匀，制成第一组分；其中，所述第一组分中各成份的质量 配比为： 铅粉 28?36% ; 磯酸钢 0. 6?1. 3〇/〇 ; 石墨 0. 3 ?0. 6〇/〇; 硫酸亚锡 0. 2?0. 4〇/〇 ; 去离子水 61. 7?69. 7% ; 步骤二，制备第二组分，将PTFE、駿甲基纤维素钢和磯酸混合，并加入去离子水制成粘 稠状液体，并加热互溶，制成第二组分； 所述第二组分中各成份的质量配比为： PIPE 日?8% ; 駿甲基纤维素钢 12?18% ; 磯酸 6?10% ; 去离子水 64?72% ; 步骤S，将第一组分和第二组分按（7?8) : (1?1. 2)比例混合得到粘稠液体，并揽拌 W确保材料之间结合均匀； 步骤四，将步骤=中的溶液经加热干燥，并研磨成粉末； 步骤五，将粉末继续加热并揽拌，即可得到高性能的负极铅碳电极材料。
7. 根据权利要求6所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，其特征在于，在步 骤一中，加热溶液时，加热温度为60?65°C，加热互溶时间为3?4小时；在步骤二中，力口 热溶液时，加热温度为50?70°C，加热互溶时间为1小时。
8. 根据权利要求6所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，其特征在于，在步 骤=中，揽拌方式为超声波揽拌，揽拌时间为2小时。
9. 根据权利要求6所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，其特征在于，在步 骤四中，溶液的干燥温度为140?160°C。
10. 根据权利要求6所述的耐高温铅碳蓄电池负极材料的制造工艺，其特征在于，在步 骤五中，对粉末的加热温度为350?400°C，热处理时间为4?6小时。
【专利摘要】本发明提供一种耐高温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺，其材料由第一组分和第二组分混合搅拌而成；第一组分由以下成份按照质量配比组成：铅粉28～36%；磷酸钠0.6～1.3%；石墨0.3～0.6%；硫酸亚锡0.2～0.4%；去离子水61.7～69.7%；第二组分由以下成份按照质量配比组成：PTFE 5～8%；羧甲基纤维素钠12～18%；磷酸6～10%；去离子水64～72%。发明提供的耐高温铅碳蓄电池负极材料及其制造工艺，提高了负极材料的稳定性，具有良好的耐高温性能，在高温环境下的1C放电容量和放电循环寿命均得到提高，因此更能够适应恶劣环境，尤其是高温环境，十分适合作为太阳能蓄电池使用。
【IPC分类】H01M4-36
【公开号】CN104577070
【申请号】CN201510037783
【发明人】刘兆勇, 夏朝阳
【申请人】深圳市瑞达电源有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月26日