电池正极材料、其制备方法及电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池正极材料、其制备方法及电池。
【背景技术】
[0002] 在技术飞速发展的今天，伴随着电动汽车、电子产品、家用电器的不断发展，可采 用的电池也不断更新，对电池的蓄电能力、续航能力也达到了一个新的要求。
[0003] Ni-Cd充电电池发明时间较早，但由于重量密度低、环境污染大的问题，民用产品 已不再采用。锂离子电池容量密度和能量密度大，充电一次后的续航距离远，然而由于锂离 子电池的大电流性能不理想，启动、加速和爬坡能力不理想，再加上价格高，市场应用受到 了明显的限制。
[0004] 对于铅酸电池，尽管其循环性能有限，但价格便宜，同时大电流放电性能好，但就 目前而言，铅酸电池能量密度低，而且二氧化铅在正极板中的含量最高为85 %，实际上一般 生产中往往只能控制在80 %左右。这就意味着有20 %的活性物质没有得到利用，造成蓄电 池首次的循环容量低、寿命短。如果在极板生产过程中，单纯将二氧化铅转化率提高，一是 需要比较大比例的电能，从经济上并不划算，再者正极板活物质的强度会受到很大的影响， 是极板强度降低。所以，急需研发一种能提高铅酸电池能量密度和循环容量低的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种电池正极材料，能够提高铅酸电池能量密度，降低活化物质转 化难度，提高循环容量和延长使用寿命。
[0006] -方面，本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯，所述 硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；
[0007] 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；
[0008] 其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分：
[0009] Pb3O4 1-10
[0010] &-PbO2 25-50 〇
[0011] 优选地，所述 Pb3O4可以是 1、2、3、4、5、6、7、8、9 或 10。
[0012] 优选地，所述 0 -PbO2可以是 25、26、28、30、31、32、35、36、38、39、40、42、45、46、47 或50。
[0013] 优选地，所述导电添加剂还包括碳黑、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两 种组合。
[0014] 优选地，所述0 -PbO2为报废电池中提取得到。
[0015] 优选地，所述P -PbO2W报废电池中提取后过100-180目筛得到。
[0016] 优选地，硫颗粒的粒径为I ym-50 ym，例如可以是I ym、2 ym、3 ym、4 ym或5 ym。
[0017] 优选地，所述石墨稀、硫颗粒和导电添加剂的质量比为（I. 2-3) : I: (I. 2-4)，优选 为（I. 5-2) :1: (1. 5-3)。
[0018] 第二方面，本发明提供一种电池正极材料的制备方法，包括：将导电添加剂与硫颗 粒混合后进行热处理，将得到的混合物分散于水中进行喷雾干燥，再与石墨烯溶液混合，得 到电池正极材料。
[0019] 优选地，所述热处理的温度优选为182-230°C，例如可以是182°C、185°C、188°C、 190 cC、192 cC、195 cC、198 cC、199 cC、200 cC、202 cC、205 cC、208 cC、210 cC、220 cC、225 cC 或 230。。。
[0020] 优选地，所述热处理的时间为3-8h，例如可以是3h、4h、5h、6h、7h或8h。
[0021] 优选地，所述喷雾干燥的温度为250-350°C，例如可以是250°C、260°C、270°C、 280 cC、290 cC、300 cC、310 cC、320 cC、330 cC、340 cC 或 350 cC。
[0022] 第三方面，本发明提供一种电池正极，所述电池正极由第一方面所述的电池正极 材料组成。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
[0024] 本发明提高了二氧化铅的含量、降低了极板化成难度，提高了极板容量；本发明添 加了 P-PbO2可以提高电池的容量，同时小幅度的提高电池的充放电电压；本发明通过将调 节Pb3O 4和P-PbO2合适的比例，使得极板的强度、充放电前期、后期电压、放电首次容量、循 环后期容量等都提高到了一个理想的水平。
【具体实施方式】
[0025] 为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施 例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。
[0026] 实施例1
[0027] 本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯；
[0028] 所述硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；
[0029] 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；
[0030] 其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分：
[0031] Pb3O4 1
[0032] &-PbO2 50 〇
[0033] 其中，石墨烯、硫颗粒和导电添加剂的质量比为1. 2:1:1. 2。
[0034] 导电添加剂还包括碳黑。
[0035] 所述P -PbO2W报废电池中提取后过180目筛。
[0036] 将导电添加剂与硫颗粒混合后在182°C进行热处理8h，再将混合物分散于水中进 行喷雾干燥，干燥的温度为250°C，再与氧化石墨烯溶液混合，得到电池正极材料。
[0037] 实施例2
[0038] 本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯；
[0039] 所述硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；
[0040] 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；
[0041] 其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分：
[0042] Pb3O4 10
[0043] &-PbO2 25。
[0044] 其中，石墨烯、硫颗粒和导电添加剂的质量比为3:1:4。
[0045] 导电添加剂还包括碳纤维。
[0046] 所述0 -PbO2W报废电池中提取后过100目筛。
[0047] 将导电添加剂与硫颗粒混合后在230°C进行热处理3h，再将混合物分散于水中进 行喷雾干燥，干燥的温度为350°C，再与氧化石墨烯溶液混合，得到电池正极材料。
[0048] 实施例3
[0049] 本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯；
[0050] 所述硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；
[0051] 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；
[0052] 其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分：
[0053] Pb3O4 6
[0054] &-PbO2 35。
[0055] 其中，石墨烯、硫颗粒和导电添加剂的质量比为2:1:3。
[0056] 导电添加剂还包括碳纳米管。
[0057] 所述0 -PbO2W报废电池中提取后过150目筛。
[0058] 将导电添加剂与硫颗粒混合后在200°C进行热处理5h，再将混合物分散于水中进 行喷雾干燥，干燥的温度为300°C，再与氧化石墨烯溶液混合，得到电池正极材料。
[0059] 对比例
[0060] 本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯；
[0061] 所述硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；
[0062] 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；
[0063] 其中，所述导电添加剂按重量份包括：Pb304。
[0064] 其中，石墨烯、硫颗粒和导电添加剂的质量比为2:1:3。
[0065] 导电添加剂还包括碳纳米管。
[0066] 将导电添加剂与硫颗粒混合后在200°C进行热处理5h，再将混合物分散于水中进 行喷雾干燥，干燥的温度为300°C，再与氧化石墨烯溶液混合，得到电池正极材料。
[0067] 测试方法：
[0068] 1、首次容量实验：加液后完全充电电池，以I2。电流放电到蓄电池端电压达 10. 5±0. 05V时记录放电时间与I2。的乘积为首次实际容量；
[0069] 2、循环寿命实验：以14. 8±0. 05Vf旦压充电5h，随后以512。放电211组成一次循环， 放电至蓄电池低温启动能力合格时的循环次数。
[0070] 实验结果如下表1所示：
[0071] 表 1
[0072]
[0073] 从表1可以看出，单纯使用Pb3O4相对于现有技术而言，首次容量略有增加，而循环 寿命为现有技术的1.8倍，而将Pb 3O4和P-PbO2组合使用时，首次容量增加最多至105%， 明显高于对比例与现有技术，而循环寿命为现有技术的8. 3倍，大大的高于现有技术。表明 将Pb3O4和P -PbO 2组合使用效果明显。
[0074] 由以上实施例可知，本发明提供了一种电池正极材料、其制备方法及电池提高了 二氧化铅的含量、降低了极板化成难度，提高了极板容量；本发明通过添加了 P-PbO2可以 提高电池的容量，同时小幅度的提高电池的充放电电压，还通过将调节Pb3O 4和P -PbO2^ 适的比例，使得极板的强度、充放电前期、后期电压、放电首次容量、循环后期容量等都提高 到了一个理想的水平。
[0075] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局 限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的 技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的 添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯，其特征在于，所述硫颗粒负 载于所述导电添加剂的表面； 所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中； 其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分： Pb3O4 1-10 P-PbO2 25-50。2. 根据权利要求1所述的电池正极材料，其特征在于，所述导电添加剂还包括碳黑、碳 纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种组合。3. 根据权利要求1或2所述的电池正极材料，其特征在于，所述0 -PbO2为报废电池中 提取得到。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的电池正极材料，其特征在于，所述P -PbO 2从报废 电池中提取后过100-180目筛得到。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的电池正极材料，其特征在于，硫颗粒的粒径为 I u m-50 u m〇6. 根据权利要求1-5中任一项所述的电池正极材料，其特征在于，所述石墨烯、硫颗粒 和导电添加剂的质量比为（I. 2-3) : I: (1. 2-4)，优选为（I. 5-2) : I: (1. 5-3)。7. -种电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将导电添加剂与硫颗粒混合后 进行热处理，将得到的混合物分散于水中进行喷雾干燥，再与石墨烯溶液混合，得到电池正 极材料。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度优选为 182-230。。； 优选地，所述热处理的时间为3-8h。9. 根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥的温度为 250-350 °C。10. -种电池正极，其特征在于，所述电池正极由权利要求1-6中任意一项所述的电池 正极材料组成。
【专利摘要】本发明提供一种电池正极材料，包括硫颗粒、导电添加剂和石墨烯；所述硫颗粒负载于所述导电添加剂的表面；所述导电添加剂和所述硫颗粒包裹于所述石墨烯中；其中，所述导电添加剂按重量份包括如下组分：Pb3O41-10和β-PbO225-50。本发明提高了二氧化铅的含量、降低了极板化成难度，提高了极板容量；本发明添加了β-PbO2可以提高电池的容量，同时小幅度的提高电池的充放电电压；本发明通过调节Pb3O4和β-PbO2的比例，使得极板的强度、充放电前期、后期电压、放电首次容量、循环后期容量等都提高到了一个理想的水平。
【IPC分类】H01M4/36, H01M4/14, H01M4/57
【公开号】CN105161683
【申请号】CN201510547031
【发明人】徐德生
【申请人】无锡市嘉邦电力管道厂
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日