一种铅碳复合材料的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，涉及铅碳电池技术领域。一种铅碳复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1.制备前驱体，S2.获取铅碳复合材料，S3.添加使用。本发明专利技术提供一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，该铅碳复合材料的制备方法及其应用可以将负极添加剂应用于铅碳电池，能够很好的解决碳和铅相容性、有效的抑制负极的析氢反应和缓解不可逆的硫酸盐化，提升高倍率部分荷电态循环性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种铅碳复合材料的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及铅碳电池
，具体为一种铅碳复合材料的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]铅酸电池具有安全性高、成本低、环境友好等特性被广泛的用于储能，但是传统铅酸电池在高倍率部分荷电态下循环使用情况下，电池会很快因为负极活性物质在充放电过程中形成颗粒粗大的硫酸铅结晶而导致负极不可逆硫酸盐化，使得铅酸电池的循环性能较差。为了改善铅酸电池的性能，通过在铅酸电池负极中加入碳材料来抑制铅酸电池负极在工作过程中出现硫酸铅微晶向大尺寸硫酸铅晶体颗粒转化的问题，较好地缓解了负极的不可逆硫酸盐化现象，有效地提高了负极活性物质的利用率，改善了电池的倍率特性以及高倍率部分荷电态(HRPSoC)循环性能。基于铅酸电池的铅碳电池是一种新型的超级电池，其结合了铅酸电池和超级电容器的特性，使得电池的高倍率充放电和循环性能得到明显的提升。铅碳电池中碳材料的加入可以提供导电的网络通道，优化电极表面的电荷传递分布，抑制硫酸盐化等，有效地提高了负极活性物质的利用率，改善了电池的倍率特性以及高倍率部分荷电态(HRPSoC)循环性能。但是由于碳材料的析氢过电位低，单纯的碳材料加入会引发负极剧烈的析氢，导致充放电过程的严重失水；并且产生的氢气会使得碳材料和铅分离，破坏负极板的稳定性，严重影响铅酸电池的循环寿命。由于铅和碳材料的物理性能差异较大和相容性较差，造成分层现象影响电池极板的导电性和不均匀性，使得碳材料无法发挥其性能。
[0003]铅具有高的析氢过电位，将铅和碳进行复合制备铅/碳复合材料是一种抑制析氢可行的方法，形成铅碳复合材料之后不仅可以抑制析氢反应，而且能解决铅和碳相容性差的问题，改善不可逆的硫酸盐化等来提升铅碳电池的稳定性。传统的铅碳复合材料制备的过程是通过先制备多孔碳材料，然后再将其和铅进行混合复合，但是由于两者相容性较差，导致混合不均匀，影响电池的性能。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，解决了传统的铅碳复合材料制备的过程是通过先制备多孔碳材料，然后再将其和铅进行混合复合，但是由于两者相容性较差，导致混合不均匀，影响电池性能的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种铅碳复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1.制备前驱体
[0009]将有机分子单体和铅盐混合得到目标前驱体；
[0010]或者将有机分子单体和铅金属化合物混合得到目标前驱体；
[0011]或者将有机分子单体和单质铅混合得到目标前驱体；
[0012]S2.获取铅碳复合材料
[0013]将制备的前驱体在氧气气氛下进行聚合处理，然后再在惰性气氛或者还原性气氛下进行碳化处理，得到铅碳复合材料；
[0014]S3.添加使用
[0015]将所制备的铅碳复合材料作为负极添加剂用于铅碳电池。
[0016]优选的，所述步骤S1中有机分子单体选自苯胺、联苯胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、3,3
‑
二氨基联苯胺、2,4
‑
二氨基苯磺酸、3,5
‑
二氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,3,5
‑
三苯甲酸中的一种、两种或者多种。
[0017]优选的，所述步骤S1中铅盐选自氯化铅、硫酸铅、硝酸铅、碳酸铅、碱式碳酸铅、硼酸铅、醋酸铅、草酸铅中的一种、两种或者多种。
[0018]优选的，所述步骤S1中铅金属化合物选自氧化铅、四氧化三铅、二氧化铅、氢氧化铅中的一种、两种或者多种；
[0019]所述S1中混合可以是在无溶剂或者有溶剂的条件下进行混合；
[0020]S1中混合在无溶剂条件下进行时，有机分子单体和铅盐，或有机分子单体和铅金属化合物，或有机分子单体和单质铅通过研磨、球磨、搅拌机、粉碎机干法混合即可得到所需前驱体。
[0021]优选的，所述步骤S1中研磨是利用研钵研磨。
[0022]优选的，所述当步骤S1中所述混合在有溶剂的条件下进行时，所述有机分子单体和铅盐，或有机分子单体和铅金属化合物，或有机分子单体和单质铅以溶液形式混合。
[0023]优选的，所述溶剂为水、有机溶剂中的一种、两种或者任意多种混合；
[0024]所述有机分子单体、铅盐的质量之和与溶剂的用量比为1g:(0～200)mL；
[0025]所述有机分子单体、铅金属化合物的质量之和与溶剂的用量比为1g:(0～200)mL；
[0026]所述含有机分子单体、铅单质的质量之和与溶剂的用量比为1g:(0～200)mL。
[0027]优选的，所述方法中对于搅拌的方式和条件不做特别限定。
[0028]所述有机分子单体和铅盐的混合时间为0～48h，所述有机分子单体和铅金属化合物的混合时间为0～48h，所述有机分子单体和单质铅的混合时间为0～48h；
[0029]所述制备方法中还包含对混合均匀的目标前驱体进行干燥；
[0030]所述干燥的方式可以为冷冻干燥、喷雾干燥、鼓风烘箱干燥、真空烘箱干燥、旋蒸干燥中的至少一种；
[0031]所述过滤是使用工业上常规的抽滤；
[0032]所述方法对于干燥的方式不做特别的限定。
[0033]优选的，所述步骤S1中有机分子单体和铅盐的质量比为1:0.1～10；
[0034]所述步骤S1中有机分子单体与铅金属化合物的质量比为1:0.1～10；
[0035]所述步骤S1中有机分子单体与单质铅的质量比为1:0.1～10；
[0036]所述步骤S2中氧气气氛是指有氧气存在的气氛；
[0037]所述步骤S2中聚合反应的温度为150℃～300℃；
[0038]所述步骤S2中聚合反应的升温速率为0～10℃/mi n；
[0039]所述步骤S2中碳化处理的温度为300℃～900℃，如300℃、350℃、400℃、450℃、
500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃；所述碳化处理的时间为0.1～24h；
[0040]所述步骤S2中碳化反应的升温速率为0～10℃/mi n；
[0041]所述步骤S2中惰性气氛是氮气、氩气、氦气、氨气中的一种或任意多种混合；
[0042]所述步骤S2中还原性气氛是纯氢气，或者氢气与氮气、氩气、氦气、氨气中的一种或任意多种混合的气体。
[0043]一种铅碳复合材料的制备方法铅碳复合材料在储能方面的应用。
[0044](三)有益效果
[0045]本专利技术提供了一种铅碳复合材料的制备方法及其应用。具备以下有益效果：
[0046]本专利技术提供了一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，本专利技术其与现有铅碳复合材料制备方法相比，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅碳复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1.制备前驱体将有机分子单体和铅盐混合得到目标前驱体；或者将有机分子单体和铅金属化合物混合得到目标前驱体；或者将有机分子单体和单质铅混合得到目标前驱体；S2.获取铅碳复合材料将制备的前驱体在氧气气氛下进行聚合处理，然后再在惰性气氛或者还原性气氛下进行碳化处理，得到铅碳复合材料；S3.添加使用将所制备的铅碳复合材料作为负极添加剂用于铅碳电池。2.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述步骤S1中有机分子单体选自苯胺、联苯胺、邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、3,3
‑
二氨基联苯胺、2,4
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二氨基苯磺酸、3,5
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二氨基苯甲酸、对氨基苯甲酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、1,3,5
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三苯甲酸中的一种、两种或者多种。3.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述步骤S1中铅盐选自氯化铅、硫酸铅、硝酸铅、碳酸铅、碱式碳酸铅、硼酸铅、醋酸铅、草酸铅中的一种、两种或者多种。4.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述步骤S1中铅金属化合物选自氧化铅、四氧化三铅、二氧化铅、氢氧化铅中的一种、两种或者多种；所述S1中混合可以是在无溶剂或者有溶剂的条件下进行混合；S1中混合在无溶剂条件下进行时，有机分子单体和铅盐，或有机分子单体和铅金属化合物，或有机分子单体和单质铅通过研磨、球磨、搅拌机、粉碎机干法混合即可得到所需前驱体。5.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述步骤S1中研磨是利用研钵研磨。6.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用，其特征在于：所述当步骤S1中所述混合在有溶剂的条件下进行时，所述有机分子单体和铅盐，或有机分子单体和铅金属化合物，或有机分子单体和单质铅以溶液形式混合。7.根据权利要求1所述的一种铅碳复合材料的制备方法及其应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：申仲荣，傅文武，张凯，张明，
申请(专利权)人：厦门科荟储能有限公司，
类型：发明
国别省市：