【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，属于铅炭电池。
技术介绍
1、铅酸电池具有价格低、安全性能高、用途广泛及电池回收率高等优点。近年来，铅酸电池被认为是现阶段在交通运输中使用最广泛的电源之一。然而，由于传统铅酸电池的质量比能量较低、占用空间大、循环寿命短、倍率性能较差等诸多缺点很大程度上限制了铅酸电池的广泛应用。特别是在高倍率部分荷电态(hrpsoc)充放电的工况下，铅酸电池负极极易产生活性材料的不可逆硫酸盐化，导致其寿命与容量的衰减。
2、铅炭电池(lcb)是将碳材料加入铅酸电池设计中而发展起来的新型电池，兼具超级电容瞬间大容量充电、充电容量高、倍率性能优异以及在高倍率下循环寿命长等优点，被广泛应用于混合动力汽车、风能太阳能储能等新领域。但碳材料的加入在高倍率电荷下充分电仍然存在着诸多问题：碳材料的析氢过电位较低，在高倍率条件下充放电极易引起严重的析氢反应，氢气的析出会破坏电极的结构稳定性，使电池的循环稳定性下降。目前解决上述问题的办法包括：
3、(1)对碳材料进行功能化，修饰电负性比c原子大的杂原子，使碳端带正电，达到抑制析氢的目的。但杂原子的源材料均为吡啶，吡咯之类的有机物，会对环境造成污染。
4、(2)直接加入高析氢过电位金属及其氧化物，直接加入高析氢过电位金属及其金属氧化物，容易出现碳漂浮现象。因为金属与碳材料之间的结合不稳定，是通过物理作用结合的。
5、(3)加入铅炭复合物。铅炭复合物目前被研究的较广泛，因为pb及其氧化物为铅炭复合物
技术实现思路
1、针对现有铅炭电池(lcb)中碳材料的析氢过电位较低，在高倍率条件下充放电极易引起严重的析氢反应，氢气的析出会破坏电极的结构稳定性，使铅炭电池的循环稳定性下降问题，本专利技术提出一种复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，本专利技术通过电镀法制备的复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂，pbo/zno均匀修饰在三维分级多孔碳材料上，作为铅炭电池添加剂，可有效抑制析氢反应，可使高倍率电荷下，显著提升电池的循环寿命和初始放电容量；避免了pbo团聚在三维分级多孔碳上，粒径大小难以控制，单一pbo析氢抑制剂活性不高等问题；解决了铅炭电池(lcb)倍率性能和循环寿命差，初始容量性能低的问题。
2、一种复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，具体步骤如下：
3、(1)将钛基经除油预处理，再置于硝酸-盐酸混合液中浸蚀活化得到活化钛基；
4、(2)将三维分级多孔碳、炭黑、粘结剂pvdf混合均匀得到混合物，混合物中加入n-吡咯烷酮，混合均匀得到三维分级多孔碳浆料；所述三维分级多孔碳采用自模板与化学活化法制备；
5、(3)将三维分级多孔碳浆料均匀涂覆在活化钛基表面，烘干得到碳基阳极；
6、(4)以硝酸铅-氧化锌混合溶液为电镀液，碳基阳极为阳极，铜板为阴极，在温度40～50℃、搅拌条件下电镀1～2h，电镀后的阳极取出，经去离子水清洗，将电镀层从钛基表面刮下，真空干燥即得复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂，复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂中pbo/zno均匀修饰在三维分级多孔碳材料上，提升了单一析氢抑制剂pbo修饰的电催化活性和均匀性，作为铅炭电池添加剂，可有效抑制析氢反应，可使高倍率电荷下，显著提升电池的循环寿命和初始放电容量。
7、所述步骤(1)中除油预处理的方法为：钛基依次经砂纸打磨、碱性除油剂除油。
8、优选的，所述碱性除油剂中含有磷酸三钠(na3po4)40～50g/l，硅酸钠(na2sio3)15～20g/l，ph值为8～10，除油温度为50～60℃，时间为1～3min。
9、所述步骤(1)中硝酸-盐酸混合液中硝酸浓度为0.1～0.3mol/l，盐酸浓度为
10、0.3～0.6mol/l；浸蚀活化时间为60～80s。
11、以步骤(2)混合物的质量分数为100％计，三维分级多孔碳占70～80％、炭黑占10～15％、粘结剂pvdf占10～15％；n-吡咯烷酮的添加量为混合物质量的10～15％。
12、所述步骤(2)三维分级多孔碳的制备方法，具体步骤如下：
13、1)将碳化的生物质炭置于naoh溶液中刻蚀，依次经盐酸和去离子水洗涤，真空干燥得到刻蚀生物质炭；
14、2)将刻蚀生物质炭与活化剂混匀，然后置于管式炉内，在氮气氛围下匀速升温至700～800℃并保温1～2h，冷却至室温，洗涤、真空干燥得到三维分级多孔碳。
15、优选的，所述步骤1)中naoh溶液质量浓度为10～15％，刻蚀温度为60～90℃，刻蚀时间为2～2.5h，盐酸质量浓度为10～15％。
16、优选的，所述步骤2)中刻蚀生物质炭与活化剂的质量比为1:3～5；升温速率为5～10℃/min。
17、所述步骤(3)碳基阳极表面三维分级多孔碳的负载量为2.5～3.0mg/cm2。
18、所述步骤(4)电镀液中硝酸铅浓度为190～250g/l，氧化锌浓度为12～20g/l，电镀液ph值为6～8。
19、优选的，所述氧化锌粒径为50～60nm。
20、所述步骤(4)中电镀的阳极电流密度2～4a/dm2，搅拌速率为250～320r/min。
21、复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂可有效抑制析氢反应，延缓负极的不可逆硫酸盐化的原理：pbo/zno复合在碳材料上，使碳材料的析氢过电位上升，需要更大动力来使析氢反应发生，析氢反应不容易发生。复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂提供双电层效应，pbo/zno能提供赝电容，能有效抑制不可逆硫酸盐化。
22、本专利技术的有益效果是：
23、(1)本专利技术通过电镀法制备的复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂，pbo/zno均匀修饰在三维分级多孔碳材料上，提升了单一析氢抑制剂pbo修饰的电催化活性和均匀性，避免了pbo团聚在多孔碳上，粒径大小难以控制，单一pbo析氢抑制剂活性不高等问题；
24、(2)本专利技术作为铅炭电池添加剂，可有效抑制析氢反应，延缓负极的不可逆硫酸盐化，可使高倍率电荷下，显著提升电池的循环寿命和初始放电容量。
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1.一种复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中硝酸-盐酸混合液中硝酸浓度为0.1～0.3mol/L，盐酸浓度为0.3～0.6mol/L；浸蚀活化时间为60～80s。
3.根据权利要求1所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：以步骤(2)混合物的质量分数为100％计，三维分级多孔碳占70～80％、炭黑占10～15％、粘结剂PVDF占10～15％；N-吡咯烷酮的添加量为混合物质量的10～15％。
4.根据权利要求1或3所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)三维分级多孔碳的制备方法，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中NaOH溶液质量浓度为10～15％，刻蚀温度为60～90℃，刻蚀时间为2～2.5h，盐酸质量浓度为10～15％。
6.根据
7.根据权利要求1所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)碳基阳极表面三维分级多孔碳的负载量为2.5～3.0mg/cm2。
8.根据权利要求1所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)电镀液中硝酸铅浓度为190～250g/L，氧化锌浓度为12～20g/L，电镀液pH值为6～8。
9.根据权利要求8所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：氧化锌粒径为50～60nm。
10.根据权利要求1所述复合型PbO/ZnO三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(4)中电镀的阳极电流密度2～4A/dm2，搅拌速率为250～320r/min。
...【技术特征摘要】
1.一种复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中硝酸-盐酸混合液中硝酸浓度为0.1～0.3mol/l，盐酸浓度为0.3～0.6mol/l；浸蚀活化时间为60～80s。
3.根据权利要求1所述复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：以步骤(2)混合物的质量分数为100％计，三维分级多孔碳占70～80％、炭黑占10～15％、粘结剂pvdf占10～15％；n-吡咯烷酮的添加量为混合物质量的10～15％。
4.根据权利要求1或3所述复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)三维分级多孔碳的制备方法，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述复合型pbo/zno三维多孔铅炭电池添加剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中naoh溶液质量浓度为10～15％，刻蚀温度为60～90℃，刻蚀时间为2～2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈阵，王萌，余强，黄惠，李淑婷，李会喜，朱薇，郭忠诚，
申请(专利权)人：昆明理工恒达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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