System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种碳材料的制备方法及其制备的碳材料和应用技术_技高网

一种碳材料的制备方法及其制备的碳材料和应用技术

技术编号:44601568 阅读:2 留言:0更新日期:2025-03-14 12:56
本申请公开了一种碳材料的制备方法及其制备的碳材料和应用。包括以下步骤:将含有聚环氧乙烷、铅源和水的原料混合,于密闭容器中,反应,烘干,得到所述碳材料。利用醚键两端分别与碳元素形成的C‑O键以及与铅元素形成的O‑Pb键以铅原子为结晶位点,有效改善硫酸铅结晶过程,细化硫酸铅晶粒,延长电池循环寿命。此外,大量的C‑O‑Pb键可以有效占据碳材料的析氢活性位点,提升碳材料的析氢过电位,减少铅炭电池使用过程中氢气的析出量,减少电池电解液的消耗,进一步提升铅炭电池的循环使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种碳材料的制备方法及其制备的碳材料和应用,属于导电材料领域。


技术介绍

1、铅酸蓄电池具有成本低、安全性高等独特特性,在混合动力汽车(hev)中的应用备受关注。然而,hev要求铅酸电池在高速率部分充电状态(hrpsoc)工作下运行,这会导致负极硫酸盐化和电池故障。在负极中添加适当碳的铅炭电池(lcb)具有抑制硫酸盐化并延长hrpsoc下的循环寿命的能力。然而,碳材料的掺加为铅炭电池负极带来了析氢副反应问题(her),并限制了lcb的性能。碳材料的析氢问题会导致电解液失水,电池能效降低,而且生成的气体会迫使碳与海绵铅分离,从而破坏铅炭电极的导电网络。


技术实现思路

1、为了进一步解决铅炭电池循环末期负极的硫酸盐化问题,解决碳材料析氢过电位过低的问题,提升碳材料的析氢过电位,本专利技术提出一种富含醚键的低析氢碳复合材料,利用醚键两端分别与碳元素形成的c-o键以及与铅元素形成的o-pb键以铅原子为结晶位点,且醚键本身也具有改善铅离子与硫酸根结合能,可以有效改善硫酸铅结晶过程,细化硫酸铅晶粒,延长电池循环寿命。此外,大量的c-o-pb键可以有效占据碳材料的析氢活性位点,提升碳材料的析氢过电位,减少铅炭电池使用过程中氢气的析出量,减少电池电解液的消耗,进一步提升铅炭电池的循环使用寿命。

2、根据本申请的一个方面,提供了一种碳材料的制备方法,包括以下步骤:

3、将含有聚环氧乙烷、铅源和水的原料混合,于密闭容器中,反应,烘干,得到所述碳材料。

4、所述聚环氧乙烷的分子量为5~50万;

5、所述铅源选自硝酸铅、氯化铅、亚硫酸铅、硫酸铅、四乙基铅中的至少一种;

6、所述聚环氧乙烷与所述铅源的质量比为100~0.01:1;

7、所述聚环氧乙烷与所述水的用量比为0.5~50g:10~10000ml。

8、所述反应的压力为2~20mpa;

9、所述反应的温度为120~300℃;

10、所述反应的时间为1~48h。

11、所述反应于高压水热釜中进行。

12、反应后要用水进行多次洗涤并离心收集。

13、所述烘干的温度为60~150℃;

14、所述烘干的时间为0.5~24h。

15、根据本申请的另一个方面,提供一种上所述的制备方法制备的碳材料,所述碳材料的比表面积为50~3000m2/g。

16、所述碳材料中含有醚键、c-o键和c-pb键;

17、所述碳材料中,pb元素的质量含量为1~40wt%,o元素的质量含量为1~40wt%。

18、根据本申请的另一个方面,提供一种电极,含有上述的制备方法制备的碳材料。

19、根据本申请的另一个方面,提供一种铅酸电池,含有上述的电极。

20、本申请能产生的有益效果包括:

21、利用醚键两端分别与碳元素形成的c-o键以及与铅元素形成的o-pb键以铅原子为结晶位点,有效改善硫酸铅结晶过程,细化硫酸铅晶粒,延长电池循环寿命。此外,大量的c-o-pb键可以有效占据碳材料的析氢活性位点,提升碳材料的析氢过电位,减少铅炭电池使用过程中氢气的析出量,减少电池电解液的消耗,进一步提升铅炭电池的循环使用寿命。

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【技术保护点】

1.一种碳材料的制备方法,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

5.一种权利要求1~4任一项所述的制备方法制备的碳材料,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的碳材料,其特征在于,

7.一种电极,其特征在于,

8.一种铅酸电池,其特征在于,

【技术特征摘要】

1.一种碳材料的制备方法,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,

【专利技术属性】
技术研发人员:阎景旺李先锋席耀宁
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所
类型:发明
国别省市:

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