专利名称：铅酸蓄电池纳米碳活化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及铅电池领域，特别是对提高铅酸蓄电池的综合性能及使废弃的铅酸电池再生复活，将废弃的硫酸电解液再利用。降低了废旧铅电池产生的污染。即保护了环境、以延长了铅电池的使用寿命和节省了能源的一种＜15nm的碳粉微粒的铅酸电池活化剂。
现铅酸电池存在电极板的腐蚀及电极活化物质抗蚀性和导电性能下降的问题，使铅电池作为其优越性能及其表理之间有某种意义上的性能局限。正极PbO2是一种半导体物质，其导电性能对温度，尤其是掺杂有极强的敏感性，由于充放电过程不断有不导电的硫酸铅掺杂到正极板上，使正极板的导电性锐减，甚至使蓄电池充不进电，导致蓄电池报废或使电池在放电过程中出现局部的热胀冷缩，导致正极板开裂、剥蚀、脱落等现象，直致失去功能。
其次关于环境方面的问题，传统的铅酸电池使用2-3年就被报废。由于处理、回收、再生废弃物品费用昂贵，从事废弃物处理的从业人员，没有办法来处理，实际上就堆积，弃置在野外。构成此被废弃的稀硫酸等是公害物质，它会引起第二次公害，有的被投入江海野地中。由此被废弃的铅酸电池引起江海，土地的污染在加速。
所述碳活化剂主要是由非常微小的＜15nm并带有负电荷的有机碳材料组成。注入电池中在电的作用下活化剂中的碳粉粒就像磁石一样，能紧紧地吸附在PbO2组成的正极板上。碳粉微粒子直径为2～15nm。比表面积为860m2/g，多孔度为58％，形成表面积巨大的导电表面膜，其表面被赋与-COO-或-CO-其团。并通过电气化学修饰过的碳胶态溶液产生的电化学掺杂而被活化。激活并抑制生成不可逆PbO4，大大降低电极板内阻，使电化学反应更迅速彻底、均衡。因而能全面提高铅电池的容量，起动、寿命，及再生复活的性能。
所述含有碳活化剂，与铅酸蓄电池稀硫酸电解液混合中，分散极好，长时期放置也难以沉降。把电极浸润在这种加入活化剂的电解液中，外加直流电压。纳米碳参与电化学反应时纳米碳粒子被吸附到蓄电池正极扳上，正极活化物质表面直到微细的细孔被挤得满满的碳素粉末埋没，活物质和正极板板栅的微小间隙也被碳素粉末侵入并埋没这些间隙。然而，这种碳素粉末与物理覆盖粉末不同，是被电气吸引力覆在正极上的。是不会脱落的，这种情况，减少了活物质之间及板栅和活物质之间的电阻，使电池内阻大为降低，另正极的钝化主要是因为正极活物质的细孔被硫酸铅塞住，或者活物质表面被硫酸铅覆盖，注入纳米碳活化液后这种碳素粉末的皮膜阻止了硫酸铅向活物质的附着，阻止了正极的钝化。相反，充电时有效地发挥了硫酸铅的剥离和分解作用。这种现象大大地关系到蓄电池的激活，延长了使用寿命。另将纳米碳活化液干燥成纳米碳粉末。作为再生剂加入电解液中，同样可使铅酸蓄电池活化。
本发明铅酸电池用的＜15mm碳活化剂为水系。制造的方法采用电解氧化法。电解氧化法就是以碳素材料作正极，用此法电解氧化产出的碳粉未粒度细，带负电荷，亲酸水性，在铅电池电解液中县浊性稳定不分层，本方案制造实施方法将碳素材料作为正极，在水中外加直流电压。当电流慢慢变大达到制造设定的临界电流时，在正极上析出雾状碳素粉未粒。析出的粉未粒在水中悬浊，通过析出的碳素粉未在正极电沉积的现象，断定析出粉未带负电，把这种析出的粉未叫电解氧化粉未。这种处理工艺就是本案实施的电解氧化法。制造中的溶剂最好根据作用的目的调正添加酸性溶液和其它电解液。
用于碳阳极的碳材料，可选用结品质，非结品质、天然的、人工的、任何碳材料，其中以石墨碳为最佳。电极的形状，本案选用的是板块，将长81mm，宽60mm，厚21mm石墨碳为正极。采用碳块为负极、用不导电树脂间隔3mm，电解液使用无铁离子的纯净水，通入直流电3.5A30h，产出悬浊液的碳粉未量为4.5Wf％.
本案加入量，用于化成工序5％，再生电池为6％，新电池3％，使用中的电池为4％。
例一、在乙废弃的矿灯KS-8铅电池，每单格内加注8毫升。
共加注16毫升，充电1A，8小时，截上电压为3.5V，用矿灯进行实用极电，结果加注活化剂的亮灯9.12小时，未加注的只补充电解液亮灯4小时，图一为测量的电压与时间曲线所示。
例二、 将一只6-QA60型新铅电池，每格加注活化剂20毫升，6格共注120毫升，用正常充电12小时，在相同条件下加入活化剂的放电时间为100分钟，未加注的放电84分钟，按上所比较注入碳活化剂的铅电池容量增加15％以上。使用见图二的电压与时间关系曲线所示。
图内(V)表示电压伏，图内(h)为小时，图内(min)分钟，图A表示加注碳活剂的曲线、图B表示未加注碳活化剂的曲线。
权利要求
1.发明属于化学电源中一种高性能铅酸蓄电池碳活化物质的制备方法，其特征在于它的制造工艺是电解氧化法。将纯度大于99.5％的石墨碳板块，采用直流电源，电解氧化所制成5～15nm的碳活化剂液体及烘干后的干粉颗粒。
2.按照权利1所述活化剂碳粉量为1～0.5％，电解溶液为水+流酸、PH值为6，活化剂为胶体。
3.按照权利1.2所述制成的碳活化剂是带负电荷的有机碳粉末，其粉末颗粒为15nm内。
4.按照权利1所述其负极为防金属杂物分解到电解液中，影响蓄电池的使用性能，故本方案采用的负极为高纯度的碳块。
5.按权利1.2.3.4所述，本方案制造的带负电荷碳活化剂用于。(1)新电池加注量为3％、(2)用于使用中的电池加注量为4％。(3)用于化成工序加注量为5％。(4)用于废弃再生电池加注量为6％。
6.按权利1所述，本方案法制造的碳粉表面积为＞500m2/以上，多孔度为＞50％以上。
全文摘要
本发明是一种铅酸蓄电池碳活化剂，碳粉颗粒为15nm以下。并具有超群的导电性能。碳活化剂加注到铅电池内使用，在电的帮助下碳粉粒被吸附和渗透到正极板上形成表面积巨大的导电面膜及新的基核。使蓄电池①可大电流充电和高于额定值二倍以上放电，而电池温度均在标准内。②降低蓄电池内阻。③蓄电池的使用寿命延长一倍以上。④此剂应用到废弃的电池中可再生复活。碳活化剂是无毒、无腐蚀性、可减少污染的高性能活化液剂或粉体。
文档编号H01M10/42GK1440087SQ0310504
公开日2003年9月3日 申请日期2003年3月3日 优先权日2003年3月3日
发明者王祥西, 王 琦 申请人:王祥西