含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法以及复合物和含有该复合物的铅酸蓄电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及含有氧化铅和纳米材料的复合物的制造方法以及由该制备方法所制备的复合物和含有该复合物的铅酸蓄电池。
【背景技术】
[0002]电池是一种可以将化学能转化为电能的能量储存装置。传统的电池包括正极、负极以及位于电池正极与负极之间的电解质离子流体，电池所产生的电流便是电池的电解质离子流体工作的结果。
[0003]电池可以被分为一次性电池和可充电二次电池。铅酸蓄电池就是可充电电池中的一种。铅酸蓄电池可以被应用于各种各样的场合。例如，铅酸蓄电池可以被用作启动和驱动电池或用作后备电源，以确保持续的能源来提供不间断的服务，例如医疗服务或数据维护等服务。铅酸蓄电池具有多种不同的类型、大小和续航能力，其中，阀控铅酸蓄电池或者密封阀控铅酸蓄电池属于众多铅酸蓄电池中的一种。
[0004]—般来说，铅酸蓄电池被认为是一种具有成本效益高、多样化且性能可靠的可充电电池，此外，铅酸蓄电池还包括保持高电荷输出、低排放以及低维护的优点。但现有的铅酸蓄电池还需要进一步提尚电池功率、效率以及其寿命。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一在于:提供一种含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法。
[0006]本发明所要解决的技术问题之二在于:提供一种含有由上述的制备方法所制备的复合物的铅酸蓄电池。
[0007]本发明所要解决的技术问题之三还在于:提供一种由上述的制备方法所制备的复合物。
[0008]作为本发明的第一方面的第一实施例的含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法，包括:
[0009]制备第一混合物，所述第一混合物包括极性有机溶剂、水、聚合物以及金属醇盐；
[0010]将所述第一混合物与氧化铅混合形成第二混合物；以及
[0011]所述第二混合物进行原位溶胶-凝胶反应产生含有氧化铅和由所述金属醇盐形成的纳米材料的复合物。
[0012]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述聚合物为亲水性聚合物。
[0013]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述原位溶胶-凝胶反应是通过加热所述第二混合物启动的。
[0014]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，还包括从所述复合物除去至少一部分的所述水的步骤。
[0015]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述氧化铅为粉末状氧化铅，其中所述氧化铅的颗粒尺寸介于I微米和50微米之间。
[0016]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述纳米材料的颗粒尺寸介于I纳米和100纳米之间。
[0017]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述纳米材料为金属醇盐形成的氧化物。
[0018]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述金属醇盐为硅醇盐或钛醇盐。
[0019]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述极性有机溶剂为醇或酮或醇胺溶液。
[0020]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，还包括向所述第一混合物添加催化剂的步骤，所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。
[0021]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述第一混合物包括I份的金属醇盐、20?200份的极性有机溶剂、0.01?0.1份的水以及0.0001?0.02份的聚合物。
[0022]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述氧化铅包括氧化铅或二氧化铅或四氧化二铅中的至少一种。
[0023]作为本发明的第二方面的第一实施例的一种铅酸蓄电池，包括由所述第一实施例的含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法产生的复合物。
[0024]在本发明的第一实施例的一个优选实施例中，所述铅酸蓄电池的正电极和/或负电极上含有所述复合物。
[0025]作为本发明的第一方面的第二实施例的含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法，包括:
[0026]制备第一混合物，所述第一混合物包括水、聚合物以及金属硅酸盐；
[0027]将所述第一混合物与氧化铅混合形成第二混合物；以及
[0028]所述第二混合物进行原位溶胶-凝胶反应产生含有氧化铅和由所述金属硅酸盐形成的纳米材料的复合物。
[0029]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述聚合物为亲水性聚合物。
[0030]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述原位溶胶-凝胶反应是通过加热所述第二混合物启动的。
[0031 ] 在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，还包括从所述复合物除去至少一部分的所述水的步骤。
[0032]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述氧化铅为粉末状氧化铅，其中所述氧化铅的颗粒尺寸介于I微米和50微米之间。
[0033]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述纳米材料的颗粒尺寸介于I纳米和100纳米之间。
[0034]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述纳米材料为金属硅酸盐形成的氧化物。
[0035]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述金属硅酸盐为硅酸钠或硅酸锂或硅酸钾。
[0036]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，还包括向所述第一混合物添加催化剂的步骤，所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。
[0037]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述第一混合物包括I份的金属硅酸盐、5?20份的水以及0.0001?0.02份的聚合物。
[0038]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述氧化铅包括氧化铅或二氧化铅或四氧化二铅中的至少一种。
[0039]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述第一混合物的制备由以下步骤构成，首先将金属硅酸盐与水混合形成金属硅酸盐水溶液，并采用离子交换树脂法处理后加入所述聚合物形成所述第一混合物，其中所述金属硅酸盐包括硅酸钠或硅酸钾或硅酸锂中的至少一种。
[0040]作为本发明的第二方面的第二实施例的一种铅酸蓄电池，包括由所述第二实施例的含有氧化铅和纳米材料的复合物的制备方法产生的复合物。
[0041]在本发明的第二实施例的一个优选实施例中，所述铅酸蓄电池的正电极和/或负电极上含有所述复合物。
[0042]作为本发明的第三方面的一种复合物，包括其颗粒尺寸介于I纳米?100纳米之间的金属氧化物以及其颗粒尺寸介于I纳米?100纳米之间的氧化铅。
[0043]由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于:本发明的复合物能够使得铅酸蓄电池的许多特性都得以提高，例如提高了铅酸蓄电池的使用寿命，提高了铅酸蓄电池的比能量和比功率。
【附图说明】
[0044]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1示出了本发明的铅酸蓄电池的反应原理。
[0046]图2示出了本发明的铅酸蓄电池组件的一个实施例。
[0047]图3示出了本发明的原位溶胶-凝胶的反应原理。
[0048]图4示出了本发明制造铅酸蓄电池的方法流程。
[0049]图5示出了本发明的铅酸蓄电池组件的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0050]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0051]铅酸蓄电池是一个可逆的电化学储能装置，利用化学反应来储存能量。传统的铅酸蓄电池包括正极板和负极板，其利用作为电解质的硫酸将电能转换成化学能，又或者利用硫酸将化学能转化成电能。
[0052]电池负极由金属组成，例如铅；电池正极由氧化铅组成。在放电周期，电池负极板上的铅金属(Pb)与电解液反应(如硫酸)产生硫酸铅(PbSO4),而电池正极板上的氧化物(二氧化铅)与电解液反应(如硫酸)产生硫酸铅(PbSO4)。反应后，硫酸会转化成水。
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