一种储能铅酸电池负极铅膏及制备工艺的制作方法

本发明属于储能电池的，具体涉及一种储能铅酸电池负极铅膏及制备工艺。

背景技术：

1、储能电池是现代工业社会重要的能源储存方式，储能电池种类繁多，主要有铅酸蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠基电池和超级电容五种体现方式。其中铅酸储能、锂离子储能和钠硫能是被日常使用的储能方式，铅酸储能的能量成本为500～1000￥/kwh，锂离子储能的能量成本为1600～2500￥/kwh，钠硫储能的能量成本为2200～2300￥/kwh，由此可以看出铅酸储能的成本远远低于其他储能方式，加之储能电池与动力电池不同，它无需频繁充放电，更多作为预备能源使用，使用频次较少，因此，铅酸储能电池无需花费较大成本预算，且铅酸储能电池还具备了低成本、长寿命、高安全、易回收的特点，其回收率能达到95%以上，不会起火、爆炸，使用时也较为安全，而锂离子储能电池和钠硫储能电池寿命终止后只能作为废品处理，但目前铅酸储能电池相较于其他两种储能方式的电池，存在容量低、寿命短的问题。

2、现有技术中有针对铅酸储能的电池容量低、寿命短的研究，如专利申请cn116742005a以铋酸锌为析氢抑制剂的铅碳电池负极材料及负极、cn114530586a一种石墨烯负极铅膏及其制备工艺、cn113764627a一种高性能铅碳电池负极铅膏配方及其制备方法等，其通过添加铋酸锌双金属材料或提升石墨烯铅膏视比重或融合多种碳材料来延长电池的使用寿命，虽解决了铅酸储能存在容量低、寿命短的问题，但现有的负极铅膏配方仅能提升极板表面的活性物质的利用率，但对于极板内部的活性物质利用率则较低，极大地抑制了极板内外电子的传输，使得负极板很难长期处于活跃状态，导致储能铅酸电池的容量依旧偏低，从而影响到储能铅酸电池的使用寿命。为此，需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种储能铅酸电池负极铅膏及制备工艺，以解决上述背景技术中提出的现阶段负极铅膏配方对于极板内部的活性物质利用率较低，极大地抑制了极板内外电子的传输，使得负极板很难长期处于活跃状态，导致储能铅酸电池的容量依旧偏低，从而影响到储能铅酸电池使用寿命等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：纯水8～9.5%，稀硫酸7～8.5%，活性碳纤维0.08～0.15%，木素0.2～0.3%，腐殖酸0.4～0.7%，超细硫酸钡0.8～1.5%，石墨烯粉末0.05～0.10%，乙炔黑0.25～0.6%，余量为铅粉，其中，所述纯水的电导率≤2us/cm，所述稀硫酸的密度为1.35g/ml且其温度为25℃，所述活性碳纤维的丝径为10～15nm且其丝长为2.5～3.0mm，所述超细硫酸钡中硫酸钡的含量≥98wt%且600目筛余物≤1%，所述石墨烯粉末中石墨烯的含量≥73wt%。

3、采用上述储能铅酸电池负极铅膏配方制备储能铅酸电池负极铅膏，其具体步骤为：首先在搅拌容器内依次加入配方量的铅粉、木素、超细硫酸钡、腐殖酸、石墨烯粉末、乙炔黑、活性碳纤维后，搅拌5～7分钟；再加入配方量的纯水后，搅拌2～3分钟；然后加入配方量的稀硫酸后，搅拌7～10分钟；最后检测视比重，得到储能铅酸电池负极铅膏，其中，所述木素选用碱性木素，所述视比重范围为4.2g/cm3-4.5g/cm3，所述视比重的计算公式为，其中，ρ为视比重，w2为容器和待测铅膏总重量，w1为已知容器重量，v为容器内部体积。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

5、1.本发明利用活性碳纤维与石墨烯粉末的协同作用，使极板的内部和表面在活性碳纤维的作用下吸附氧气并建立起大量的通道，让石墨烯裹住电子不断的往返于极板内外进行电子的传输，从而使负极板长期处于活跃状态，有效地降低了石墨烯在铅膏配方中的使用量，大大地提升了极板表面和内部活性物质的利用率，同时也解决了因铅酸电池反应中的化学物质沉积而导致极板微孔堵塞的现象，通过在铅膏配方中加入活性碳纤维的组分，在成品电池反应阶段吸附生成的氧气减缓了水的损耗速度，从而极大地延长了储能铅酸电池的使用寿命；

6、2.本发明利用活性碳纤维的强度，极大地增加了铅膏和板栅之间的结合，利用活性碳纤维表面多微孔的特点，使负极铅膏在性能上既拥有活性炭的吸附效果，对氧化物质具有较强的吸附作用，也拥有碳纳米管的内空管道，能容纳氧气、电子和细小微粒的流通，从而使氧化物质能够快速且顺畅地传送到极板底层，有效地提高了生极板固化的效果，并将游离铅含量降至2%以下，同时也有效地提高负极板活性物质的利用率，提高了储能铅酸电池的低温性能，再利用活性碳纤维的吸附功能，使成品电池化学反应过程中向负极流向的氧气能够被锁住，减缓了水的损耗速度，从而极大地延长了储能铅酸电池的使用寿命；

7、3.本发明利用石墨烯粉末中碳原子之间为sp2杂化，以π键连接的作用，较大程度约束电子，超细硫酸钡的粒度能形成更微小的硫酸铅晶体，微小的硫酸铅粒被石墨烯裹住在电池充放电时往返于极板深层，减少硫酸铅在极板表面沉积抑制钝化，使负极板长期处于活跃状态，从而延长了储能铅酸电池使用寿命；

8、4.本发明通过在铅膏配方中加入乙炔黑，有效地提升了铅膏导电性能，增加了低温容量，通过在铅膏配方中加入腐殖酸，有效地延缓了电极的钝化，抑制了活性物质的收缩，通过在铅膏配方中加入超细硫酸钡，有效地改善了硫酸铅结晶结构，抑制了其收缩，通过在铅膏配方中加入木素，可以阻止铅沉淀，采用较低酸浓度的铅膏配方，使储能铅酸电池使用寿命得到了极大地延长。

技术特征：

1.一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：纯水8～9.5%，稀硫酸7～8.5%，活性碳纤维0.08～0.15%，木素0.2～0.3%，腐殖酸0.4～0.7%，超细硫酸钡0.8～1.5%，石墨烯粉末0.05～0.10%，乙炔黑0.25～0.6%，余量为铅粉。

2.根据权利要求1所述的一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，所述纯水的电导率≤2us/cm。

3.根据权利要求1所述的一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，所述稀硫酸的密度为1.35g/ml且其温度为25℃。

4.根据权利要求1所述的一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，所述活性碳纤维的丝径为10～15nm且其丝长为2.5～3.0mm。

5.根据权利要求1所述的一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，所述超细硫酸钡中硫酸钡的含量≥98wt%且600目筛余物≤1%。

6.根据权利要求1所述的一种储能铅酸电池负极铅膏，其特征在于，所述石墨烯粉末中石墨烯的含量≥73wt%。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种储能铅酸电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，包括具体制备步骤如下：首先在搅拌容器内依次加入配方量的铅粉、木素、超细硫酸钡、腐殖酸、石墨烯粉末、乙炔黑、活性碳纤维后，搅拌5～7分钟；再加入配方量的纯水后，搅拌2～3分钟；然后加入配方量的稀硫酸后，搅拌7～10分钟；最后检测视比重，得到储能铅酸电池负极铅膏。

8.根据权利要求7所述的一种储能铅酸电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，所述木素选用碱性木素。

9.根据权利要求7所述的一种储能铅酸电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，所述视比重范围为4.2g/cm3-4.5g/cm3。

10.根据权利要求7所述的一种储能铅酸电池负极铅膏的制备工艺，其特征在于，所述视比重的计算公式为，其中，ρ为视比重，w2为容器和待测铅膏总重量，w1为已知容器重量，v为容器内部体积。

技术总结
本发明属于储能电池的技术领域，具体涉及一种储能铅酸电池负极铅膏及制备工艺。所述负极铅膏包括以下重量百分比的组分：纯水8～9.5%，稀硫酸7～8.5%，活性碳纤维0.08～0.15%，木素0.2～0.3%，腐殖酸0.4～0.7%，超细硫酸钡0.8～1.5%，石墨烯粉末0.05～0.10%，乙炔黑0.25～0.6%，余量为铅粉。本发明能使极板的内部和表面在活性碳纤维的作用下吸附氧气并建立起大量的通道，让石墨烯裹住电子不断的往返于极板内外进行电子的传输，从而使负极板长期处于活跃状态，降低了石墨烯在铅膏配方中的使用量，提升了储能铅酸电池的容量及低温性能，大大地提升了极板表面和内部活性物质的利用率，极大地延长了储能铅酸电池的使用寿命。

技术研发人员：顾旭尧,沈维新,李博洋
受保护的技术使用者：江苏海宝新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15