一种数据中心用铅炭电池负极板及其制备方法

本发明涉及了一种数据中心用铅炭电池负极板及其制备方法，涉及铅炭电池。

背景技术：

0、技术背景

1、在数字化时代，数据中心扮演着存储和管理大量数据的重要角色。然而，对于数据中心来说，可靠的电力供应是至关重要的。传统的ups系统只在紧急情况下发挥作用，导致储能电池大部分时间处于闲置状态。此外，ups系统还需要频繁更换电池，增加了数据中心的运行成本。为了解决这一问题，人们在基于数据中心已有的ups基础上，提出了将储能和ups相融合的系统，增加了配置电池的容量，把铅酸电池换成铅炭电池，既可以用作ups备用电源，也可以对电网进行削峰填谷，从而保证数据中心平稳运行。除此之外，该改进不会带来额外的成本，也不需要长时间的改造建设，并且在一定程度上缓解了数据中心耗电量大的问题。

2、其中，铅炭电池是在铅酸电池的负极中加入碳材料，使铅炭电池拥有更大的容量、高比功率和循环寿命。但是，碳材料的析氢过电位较低，加入到铅炭电池负极中容易引起析氢反应，从而导致电解液失水。针对上述问题，研究人员提出了表面改性或制备复合材料的方法，其中，铅碳复合材料对于提高负极性能效果显著，由于铅本身是高析氢过电位金属，将碳材料与铅类物质复合，能够有效提高铅炭负极的析氢过电位，从而抑制析氢。同时，铅也是铅炭负极的主要成分，所以，将铅碳复合材料加入铅炭电池负极中，不仅有利于抑制浮碳现象的发生，还能增强碳材料与活性物质之间的连接，以维持铅炭负极结构稳定性，从而提高铅炭电池的循环寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有数据中心用电池的弊端，提供一种数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，以抑制负极硫酸盐化和析氢反应，提高其高倍率性能及循环寿命，从而减少数据中心更换电池的费用。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，步骤如下：

4、1)按照重量份95-105份铅粉，1份铅/稻壳活性炭复合材料，0.171-0.189份乙炔黑，0.76-0.84份硫酸钡，0.124-0.136份短纤维，0.19-0.21份木质素磺酸钠，0.19-0.21份腐殖酸，10.45-11.55份水和7.6-8.4份硫酸的比例称取铅膏原料；

5、2)将稻壳炭基材料、乙炔黑、硫酸钡、木质素磺酸钠、腐殖酸和短纤维混合，再加入铅粉进一步混合均匀，随后加入水搅拌均匀，再少量多次的滴加硫酸并快速搅拌均匀形成黏糊状铅膏；

6、3)将制成的铅膏均匀涂至铅合金板栅上，再将涂覆好的负极板在硫酸中浸渍3s，置于固化室固化。

7、所述铅/稻壳活性炭复合材料的制备方法如下：分别称取稻壳活性炭10g，醋酸铅1.9g和柠檬酸2.1g；先将称量好的醋酸铅和柠檬酸分别溶解于200ml纯水中形成醋酸铅溶液和柠檬酸溶液；接着在醋酸铅溶液中加入稻壳活性炭搅拌均匀，之后将柠檬酸溶液在搅拌条件下滴加进上述混合溶液中。滴加完毕后，将混合物送入马弗炉中烘烤至水分完全挥发，最后将混合粉末送入管式炉中，在氮气保护下500℃焙烧1h进行热分解，最终制成铅/稻壳活性炭复合材料(pbo1-x/rhac(0≤x≤1))。

8、优选地，铅粉氧化度为78％。

9、优选地，所述的短纤维为聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维或聚酯纤维中的一种。

10、优选地，所述的稻壳活性炭是具有分级多孔结构和高比表面积的稻壳活性炭，比表面积为1600-2500m2/g；铅/稻壳活性炭复合材料是具有一定比表面积且均匀负载铅和氧化铅的铅碳复合材料，比表面积为1500-1700m2/g。

11、优选地，步骤2)加入铅膏中硫酸密度为1.41g/ml；步骤3)浸渍的硫酸密度为1.14g/ml。

12、所述的固化条件为：

13、(1)温度：50℃，恒温：24h，湿度：98％；

14、(2)温度：55℃，恒温：15h，湿度：80％；

15、(3)温度：60℃，恒温：3h，湿度：30％；

16、(4)温度：70℃，恒温：3h，湿度：30％。

17、本发明地有益效果如下：

18、本发明主要针对现有数据中心用电池的弊端，提供一种数据中心用铅炭电池负极板及其制备方法，以抑制负极硫酸盐化，提高其高倍率性能及循环寿命，从而减少数据中心更换电池的费用。

技术特征：

1.一种数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

2.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述铅粉氧化度为78％。

3.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，所述的短纤维为聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维或聚酯纤维中的一种。

4.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，所述的稻壳活性炭是具有分级多孔结构和高比表面积的稻壳活性炭，比表面积为1600-2500m2/g；铅/稻壳活性炭复合材料是具有一定比表面积且均匀负载铅和氧化铅的铅碳复合材料，比表面积为1500-1700m2/g。

5.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，步骤2)加入铅膏中硫酸密度为1.41g/ml。

6.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，步骤3)浸渍的硫酸密度为1.14g/ml。

7.根据权利要求1所述的数据中心用铅炭电池负极板的制备方法，其特征在于，步骤3)中固化的条件为：

8.根据权利要求1～7任意一项所述方法制备得到的铅炭电池负极板。

技术总结
本发明公开了一种数据中心用铅炭电池负极板及其制备方法，所述负极由铅粉、稻壳炭基材料、乙炔黑、硫酸钡、腐殖酸、短纤维、木素磺酸钠、水和硫酸组成，将上述材料混合得铅膏后涂覆至铅合金板栅上，经固化后得到负极板。应用本发明制成的数据中心用铅炭电池，其负极容量，恒功率放电能力，充电接受能力及部分荷电状态(PSoC)的循环寿命均有显著的提升。

技术研发人员：林海波,郑吉,林楠
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17