本发明涉及电池炭棒材料领域，尤其涉及一种透气炭棒及其制备方法。
背景技术：
因电池内部的化学及物理变化，有大量的气体需要排出来，所以要求炭棒的透气性要好，否则会造成电池气胀，造成电池报废，特别是非洲等国家，环境温度高，对炭棒的透气要求特别高。但是炭棒又必须要进行防渗处理，防止碳棒漏液，目前的生产工艺是采用凡士林加汽油对炭棒进行浸泡，此工序虽然能提高炭棒的防渗性能，但是会严重影响炭棒透气性能。该方法制备的炭棒透气量为3ml/min左右，防渗性在50％以下，做成电池放电时间在80小时以下。因而，目前的方法制备的炭棒透气低、碳含量低、放电性能差、并且操作复杂，采用汽油对炭棒进行浸泡也会对生产存在安全隐患。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高透气量、含碳量高且放电性能强的透气炭棒，并提供一种操作简单、生产安全的透气炭棒的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种透气炭棒，以质量百分含量计，主要由32-33％的土状石墨粉、4.5-5％的鳞片石墨、15-16％的石油焦、15-16％的煤焦粉和30-32％的煤沥青制备而成。土状石墨资源丰富、相对成本低，鳞片石墨韧性好，能降低产品导电电阻，石油焦有利于提高炭棒强度，煤焦粉提高半成品透气量和煤沥青起粘结成型的作用。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的透气炭棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将土状石墨粉、鳞片石墨、石油焦、煤焦粉、煤沥青混合均匀，制成混合糊料；
(2)将混合糊料压制成毛坯炭条；
(3)将毛坯炭条依次进行焙烧、打磨成半成品炭棒；
(4)将半成品炭棒放入石蜡中浸泡；
(5)对石蜡浸泡的半成品炭棒进行离心并抽真空处理，即得到所述的透气炭棒。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(5)中，离心的速率为300-320转/分；离心的时间为59-61秒。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(5)中，真空处理时的压力为-0.095～-0.098mpa；真空处理的时间为18-20min。浸泡后的炭棒石蜡含量在5％以上，炭棒内的孔隙及气孔通道被石蜡填满，利用真空压力将炭棒气孔内的石蜡及空气一并吸出，将气通道打通，同时将炭棒内的石蜡利用真空压力使之分布均匀，提高炭棒的防渗性。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(4)中，浸泡的温度为160-170℃，浸泡的时间为150-180分钟。56℃熔点的石蜡，在此温度下完全可以达到炭棒浸泡的目的，如果温过高有益成分造成挥发，结构链产生断裂，影响石蜡的防渗性能。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，混合温度为160～170℃，混合的时间为55～60分钟。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，将混合糊料压制成毛坯炭条的过程中选择的成型温度为180-200℃，成型压力为15-16mpa。先对混合糊料进行加热可以保证成型的毛坯炭条的表面光滑、密度大、无裂纹、无弯头弯曲。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，焙烧的具体过程分为先将温度升至200-210℃进行干燥脱水，然后将温度升至700-710℃进行粗排油，再将温度升至900-910℃进行浓排油，最后将温度升至1180-1200℃进行聚合炭化。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的透气炭棒气孔率为22％以上，透气量最高达以上25ml/min，碳含量高达92％-95％，防渗性为98％以上，本发明优于普通炭棒，透气炭棒做成的电池放电性强，电池放电时间在90小时以上。
(2)本发明的透气炭棒的浸泡工序简单、使用方便、无汽油味。
(3)本发明的透气炭棒在生产过程不使用气油，杜绝了汽油对员工身心健康的损害，解决了汽油在生产中的安全隐患。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例：
本发明的透气炭棒，所采用的原料见表1所示。
表1本发明的透气炭棒所采用的原料以及主要工艺参数
本发明的透气炭棒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将土状石墨粉、鳞片石墨、石油焦粉和软件化点为80℃的石油沥青在160-170℃下混合1小时，制成混合糊料；
(2)将混合糊料加热至180-200℃进行压制，并控制压制过程中的压力为15-16mpa，得到毛坯炭条；
(3)将毛坯炭条先升温至200℃进行干燥脱水，然后升温至700℃进行粗排油，再升温至900℃进行浓排油，最后升温至1200℃进行聚合炭化；
(5)再将炭化后的毛坯炭条打磨成8mm×57mm的圆柱形炭棒，形成半成品炭棒；
(6)将半成品炭棒放入石蜡中浸泡3小时，浸泡的温度为170℃；
(7)将浸泡后的半成品炭棒离心1分钟(离心速度为300转/分，同时抽真空至-0.095mpa，并保压20分钟，即得到透气炭棒。
本实施例制备的圆柱状碳棒气孔率为22％，含蜡量为2％，平均透气量为15ml/min以上。
测试上述配方制成的透气炭棒的相关性能，见表2所示。
表2不同配方制成的透气炭棒的相关性能
注：表1中的防渗性检测方法及判断标准为：将浸泡后的炭棒放入氯化铵及氯化锌混合溶液中，在50℃恒温下浸泡48小时，取出剖开用销酸银溶液进行滴定，如果有氯化银白色深沉产生，判定为不合格。
选择上述表1配方中的第10组配方作为原料按照本发明的制备方法制成透气炭棒，同时选择同样的配方制成炭棒(与本发明的制备方法区别仅在于浸泡后的半成品炭棒未进行离心抽真空操作)作为对比例，测试本发明的制备方法制成的100根透气炭棒和对比例的100根炭棒透气量的平均值，本发明的制备方法制成的透气炭棒的透气量平均为18ml/min，而对比例的透气炭棒的透气量平均值为1.14ml/min；这说明本发明的制备方法能明显增加透气炭棒的透气量。