CN105845929B - 一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 - Google Patents
一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105845929B CN105845929B CN201610370183.5A CN201610370183A CN105845929B CN 105845929 B CN105845929 B CN 105845929B CN 201610370183 A CN201610370183 A CN 201610370183A CN 105845929 B CN105845929 B CN 105845929B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lead oxide
- carbon
- carbon composite
- preparation
- lead
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 9
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 15
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 13
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N lead(2+) Chemical group [Pb+2] RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 11
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 8
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 23
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 18
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 7
- RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N lead nitrate Chemical compound [O-][N+](=O)O[Pb]O[N+]([O-])=O RLJMLMKIBZAXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940046892 lead acetate Drugs 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 4
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 4
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- MTJGVAJYTOXFJH-UHFFFAOYSA-N 3-aminonaphthalene-1,5-disulfonic acid Chemical compound C1=CC=C(S(O)(=O)=O)C2=CC(N)=CC(S(O)(=O)=O)=C21 MTJGVAJYTOXFJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/56—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/56—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead
- H01M4/57—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead of "grey lead", i.e. powders containing lead and lead oxide
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对于每克炭材料，加入0.05M至0.5M的氧化铅前躯体溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5‑9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在保护气体气氛下500℃至800℃煅烧2小时得到氧化铅‑炭复合物；(3)将步骤(2)中获得的氧化铅‑炭复合物，在25℃至80℃下加入氢离子含量在5M的酸性溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅‑炭复合材料。本发明方法简单，操作方便，采用高温热解及酸洗法合成的复合物，在PbO与炭材料复合的同时，改变了其微结构和表面的官能团。
Description
技术领域
本发明属于能源材料领域，更具体地，涉及一种氧化铅-炭复合材料的制备方法。
背景技术
铅酸电池由于其低成本，工艺成熟，安全性能好等优势在动力电池中应用广泛。但其工作在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下会使负极表面覆盖大量不可逆的PbSO4从而降低活性物质的利用率，导致电池循环寿命降低。是在铅酸电池负极中加入炭材料，利用其高比表面积，良好的导电性及较大的双电层电容提高电池的HRPSoC循环寿命。
中国专利CN 102891285A公布了一种超级电池用负极炭材料表面化学掺杂Pb的方法，利用S及O对Pb和C的强亲和力，实现Pb元素在炭材料微观区域中深度、均匀和大量掺杂，从而抑制酸性体系下炭材料析氢。
这种方法制备的氧化铅-炭复合材料虽然对析氢有一定的抑制效果，然而效果仍然不够理想。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，其目的在于通过酸洗增加氧化铅-炭复合材料表面的酸性官能团，由此解决现有氧化铅-炭复合材料析氢抑制效果不理想的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M至0.5M的氧化铅前躯体溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在保护气体气氛下500℃至800℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在25℃至80℃下加入氢离子含量在5M的酸性溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其所述炭材料为活性炭、炭黑、炭纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其所述氧化铅前躯体为二价铅离子溶液。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其步骤(1)采用氨水或强碱溶液调节pH值。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其步骤(3)温度为50℃。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其所述充分洗涤具体步骤包括：
采用搅拌或超声处理15分钟至5小时。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其所述充分洗涤具体步骤为：
采用磁力搅拌处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次。
优选地，所述氧化铅-炭复合材料的制备方法，其所述充分洗涤具体步骤为：
采用超声处理15分钟。
按照本发明的另一个方面，提供了一种氧化铅-炭复合材料，其特征在于，按照如权利要求1至8任意一项所述的方法制备。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明方法简单，操作方便，采用高温热解及酸洗法合成的复合物，在PbO与炭材料复合的同时，改变了其微结构和表面的官能团。其酸洗溶掉的大部分PbO起到“造孔剂”作用，使复合材料的孔体积增大，孔数量增多，同时炭材料表面增加的酸性官能团易于活性铅在表面沉积，抑制酸性体系下炭材料析氢；另一方面PbO均匀的吸附在C材料表面，提高负极活性物质中的铅炭结合力，增大电极的析氢过电位，从而大大降低炭材料表面析氢，同时克服炭材料的比重与铅的不一致问题，使其与活性物质之间混合均匀，提高其HRPSoC循环寿命。适于工业化应用。
附图说明
图1为实施例2中高温热解-高温酸洗法合成的复合物扫描电镜及能谱图；其中图1(a)为Pb-C-50℃酸洗复合物的扫描电镜图；图1(b)和(c)分别为Pb-C-50℃酸洗复合物颗粒表面Pb元素和O元素的分布；
图2中的曲线1、2、3、4，5，6分别为实施例1、例2和对比例中空白负极及不同的复合物(炭黑、Pb-C-500℃煅烧、Pb-C-25℃酸洗、Pb-C-50℃酸洗和C-50℃酸洗)添加到负极中的阴极极化曲线；
图3为实施例1、例2和对比例中空白电池及不同的复合物(炭黑、Pb-C-500℃煅烧、Pb-C-25℃酸洗、Pb-C-50℃酸洗和C-50℃酸洗)添加到电极中组装成电池在HRPSoC状态下的循环寿命曲线；
图4中的曲线1、2、3、4分别为实施例5中空白负极及不同的复合物(GO、Pb-GO-500℃煅烧、Pb-GO-超声酸洗)添加到负极中的阴极极化曲线；
图5为实施例5中空白电池及不同的复合物(GO、Pb-GO-500℃煅烧、Pb-GO-超声酸洗)添加到电极中组装成电池在HRPSoC状态下的循环寿命曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M至0.5M的氧化铅前躯体溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为活性炭、炭黑、炭纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种；所述氧化铅前躯体为二价铅离子溶液，例如硝酸铅溶液、醋酸铅溶液；调节pH值可采用氨水或强碱溶液，如氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在保护气体气氛下500℃至800℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在25℃至80℃，优选50℃下加入氢离子含量在5M的酸性溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
优选地，所述充分洗涤具体步骤包括：采用搅拌或超声处理15分钟至5小时，具体地，当采用磁力搅拌时，处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次；当采用超声时，处理15分钟。
本发明提供的氧化铅-炭复合材料，按照上述方法制备。
以下为实施例：
实施例1
一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M的硝酸铅溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为炭黑；所述氧化铅前躯体为硝酸铅溶液；调节pH值采用氨水。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在氮气下500℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在25℃下加入氢离子含量在5M的盐酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
充分洗涤具体步骤如下：采用磁力搅拌处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次。
将所述氧化铅-炭复合材料、炭黑和Pb-C-500℃煅烧得到的复合物，分别添加到工业用铅膏中，混合均匀后将一定质量的铅膏涂展到铅板栅上，按照现有工业程序固化、化成后得到铅酸电池负极板。
采用三电极体系在电化学工作站上进行阴极极化曲线测试，测试溶液为5mol/LH2SO4，不同的复合物(炭黑，Pb-C-500℃煅烧和本实施例提供的氧化铅-炭复合材料)添加到负极中的测试曲线如图2中的曲线2、3、4所示，加入不同复合物后电极的析氢电位大小顺序为：炭黑(﹣1.218V)>空白(﹣1.228V)>Pb-C-500℃煅烧(﹣1.253V)>本实施例提供的氧化铅-炭复合材料(﹣1.296V)，结果说明煅烧及常温酸洗后的复合物添加到负极中的析氢电位比空白负极及其它添加复合物负极的更负，相对于空白及添加炭黑电极其析氢电流减小。
将上述不同的复合物(炭黑，Pb-C-500℃煅烧和本实施例提供的氧化铅-炭复合材料)分别添加到负极中，按照“两正一负”组装成电池，采用2C充电30s，搁置10s，2C放电30s，搁置10s的循环工序对其进行充放电，其循环寿命曲线如图3所示，加入不同复合物后电池的循环寿命大小顺序为：本实施例提供的氧化铅-炭复合材料>炭黑>空白>Pb-C-500℃煅烧，结果说明煅烧及常温酸洗后的复合物加入到负极中比空白电池及其它复合物添加到电池的循环寿命更长。
实施例2
一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M的硝酸铅溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为炭黑；所述氧化铅前躯体为硝酸铅溶液；调节pH值采用氨水溶液。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在氮气下500℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在50℃下加入氢离子含量在5M的盐酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
充分洗涤具体步骤如下：采用磁力搅拌处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次。
图1为本实施例提供的氧化铅-炭复合材料的SEM图及本实施例提供的氧化铅-炭复合材料颗粒的能谱图。可以看出本实施例提供的氧化铅-炭复合材料颗粒大小均匀，且Pb元素与O元素均匀分布在C颗粒表面。
将本实施例提供的氧化铅-炭复合材料添加到工业用铅膏中，混合均匀后将一定质量的铅膏涂展到铅板栅上，按照现有工业程序固化、化成后得到铅酸电池负极板。
采用三电极体系在电化学工作站上进行阴极极化曲线测试，测试溶液为5mol/LH2SO4，其测试曲线如图2中的曲线5所示，相比其它的添加剂，加入本实施例提供的氧化铅-炭复合材料后负极的析氢电位(﹣1.333V)比加入前的电位更负，析氢速率减小。
将本实施例提供的氧化铅-炭复合材料添加到负极中组装成“两正一负”电池，采用2C充电30s，搁置10s，2C放电30s，搁置10s的循环工序对其进行充放电，其循环寿命曲线如图3所示，加入本实施例提供的氧化铅-炭复合材料后电池的循环寿命增加的最多。
实施例3
一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.5M的醋酸铅溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为炭纳米管；所述氧化铅前躯体为醋酸铅；调节pH值采用氢氧化钾溶液。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在氩气下800℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在80℃下加入氢离子含量在5M的硝酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
充分洗涤具体步骤如下：采用超声处理15分钟。
实施例4
一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.1M的醋酸铅溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为活性炭；所述氧化铅前躯体为醋酸铅溶液；调节pH值采用氢氧化钠溶液。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在氩气下650℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在50℃下加入氢离子含量在5M的硫酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
充分洗涤具体步骤如下：采用磁力搅拌处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次。
实施例5
一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M的硝酸铅溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
所述炭材料为氧化石墨烯；所述氧化铅前躯体为硝酸铅；调节pH值采用氨水。
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在氮气下500℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在25℃下加入氢离子含量在5M的盐酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
充分洗涤具体步骤如下：采用超声处理15分钟。
将不同处理后的复合物(GO，Pb-GO-500℃煅烧和本实施例提供的氧化铅-炭复合物)分别添加到工业用铅膏中，混合均匀后将一定质量的铅膏涂展到铅板栅上，按照现有工业程序固化、化成后得到铅酸电池负极板。
采用三电极体系在电化学工作站上进行阴极极化曲线测试，测试溶液为5mol/LH2SO4。其测试曲线如图4中的曲线2、3、4所示，加入不同复合物后电极的析氢电位大小顺序为：空白(﹣1.228V)>GO(﹣1.247V)>Pb-GO-500℃煅烧(﹣1.270V)>本实施例提供的氧化铅-炭复合物，结果说明煅烧及超声酸洗后的复合物加入到负极中相对于GO及其他添加剂添加到负极中的析氢电位更负，相对于GO添加到负极中其析氢电流减小。
将上述不同的复合物(GO，Pb-GO-500℃煅烧和本实施例提供的氧化铅-炭复合物)分别添加到负极中组装成“两正一负”电池，采用2C充电30s，搁置10s，2C放电30s，搁置10s的循环工序对其进行充放电，其循环寿命曲线如图5所示，加入不同复合物后电池的循环寿命大小顺序为：本实施例提供的氧化铅-炭复合物>GO>空白>Pb-GO-500℃煅烧，结果说明煅烧及超声酸洗后复合物加入到负极中可以显著增加电池的循环寿命。
对比例
将炭黑分散在乙醇中磁力搅拌2h，滴加NH3·H2O并超声处理10min，过滤真空干燥，将此物质在500℃氮气氛围中煅烧2h，得到单质C-500℃煅烧。对高温煅烧后的C-500℃在5MHCl中进行50℃酸洗，得到单质C-50℃酸洗。
将单质C-50℃酸洗添加到工业用铅膏中，混合均匀后将一定质量的铅膏涂展到铅板栅上，按照现有工业程序固化、化成后得到铅酸电池负极板。
采用三电极体系在电化学工作站上进行阴极极化曲线测试，测试溶液为5mol/LH2SO4，测试曲线如图2中的曲线6所示，其析氢电位(﹣1.315V)比加入Pb-C-50℃酸洗复合物后负极的析氢电位(﹣1.333V)正，但相对于其它复合物加入负极的析氢电位更负，析氢速率比加入Pb-C-50℃酸洗复合物后的更小，说明C-50℃酸洗加入到负极中可以抑制负极的析氢。
上述C-50℃酸洗复合物添加到负极中组装成“两正一负”电池，采用2C充电30s，搁置10s，2C放电30s，搁置10s的循环工序对其进行充放电，其循环寿命曲线如图3所示。单质C-50℃酸洗加入到负极中电池的循环寿命最短。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对于每克炭材料，加入0.05M至0.5M的氧化铅前躯体溶液300ml均匀混合并调节pH值在8.5-9.0之间，固液分离后将固相干燥得到原料混合物；
(2)将步骤(1)中获取的原料混合物在保护气体气氛下500℃至800℃煅烧2小时得到氧化铅-炭复合物；
(3)将步骤(2)中获得的氧化铅-炭复合物，在25℃至80℃下加入氢离子含量在5M的盐酸溶液100ml中充分洗涤，漂洗至pH值呈中性，干燥后即制得所述氧化铅-炭复合材料。
2.如权利要求1所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述炭材料为活性炭、炭黑、炭纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化铅前躯体为二价铅离子溶液。
4.如权利要求1所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)采用氨水或强碱溶液调节pH值。
5.如权利要求1所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)温度为50℃。
6.如权利要求1所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述充分洗涤具体步骤包括：
采用搅拌或超声处理15分钟至5小时。
7.如权利要求6所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述充分洗涤具体步骤为：
采用磁力搅拌处理30分钟并更换酸性溶液，重复以上操作3次。
8.如权利要求6所述的氧化铅-炭复合材料的制备方法，其特征在于，所述充分洗涤具体步骤为：
采用超声处理15分钟。
9.一种氧化铅-炭复合材料，其特征在于，按照如权利要求1至8任意一项所述的方法制备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610370183.5A CN105845929B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610370183.5A CN105845929B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105845929A CN105845929A (zh) | 2016-08-10 |
| CN105845929B true CN105845929B (zh) | 2017-04-19 |
Family
ID=56595864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610370183.5A Active CN105845929B (zh) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | 一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105845929B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108393082B (zh) * | 2018-03-06 | 2020-12-01 | 淮南市通霸蓄电池有限公司 | 一种纳米氧化铅-碳复合材料及其制备方法 |
| CN109775683B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-01-01 | 湖南中科星城石墨有限公司 | 一种含铅高导电多孔碳材料及其制备方法 |
| CN110600675A (zh) * | 2019-09-11 | 2019-12-20 | 浙江美能电气有限公司 | 一种碳铅电池负极的制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5797384B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2015-10-21 | 古河電池株式会社 | 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板及び鉛蓄電池 |
| CN103066248B (zh) * | 2012-12-21 | 2015-11-18 | 中南大学 | 一种超级电池用负极炭材料表面化学掺杂Pb的方法 |
-
2016
- 2016-05-30 CN CN201610370183.5A patent/CN105845929B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105845929A (zh) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104766645A (zh) | 一种碳纳米管-石墨烯复合导电浆料及其制备方法与应用 | |
| CN104616915B (zh) | 一种石墨烯‑氧化钌复合材料的制备方法 | |
| CN103296275B (zh) | 碳材料包覆铅粉复合材料及其应用 | |
| CN111564611A (zh) | 硅氧碳复合材料、制备方法及锂电池材料 | |
| CN106981644A (zh) | 一种基于生物质的多孔碳/硫复合材料制备方法及其应用 | |
| CN109037625A (zh) | 一种多级孔碳与硫化钴的复合材料、其制备方法与含有其的锂硫电池正极材料和锂硫电池 | |
| CN108493400B (zh) | 一种高电压正极片及其制备方法 | |
| CN107634223A (zh) | 一种钠离子电池碳负极材料的制备方法 | |
| CN105845929B (zh) | 一种氧化铅‑炭复合材料的制备方法 | |
| CN111704171B (zh) | 一种铁酸锰@氮化碳复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106848220A (zh) | 一种石墨烯‑氧化铁‑石墨烯复合结构电池负极材料的制备方法 | |
| CN116315219A (zh) | 一种废旧磷酸铁锂电池回收导电剂制备碳基催化剂的方法及其应用 | |
| CN105932265A (zh) | 一种锂硫电池正极、制备方法及其应用 | |
| CN108091866B (zh) | 一种用于锂离子电池硅碳负极材料的制备方法 | |
| CN113277516B (zh) | 一种多孔球形石墨烯包裹硅负极复合材料及其制备方法、应用 | |
| CN112864391B (zh) | 一种铅/还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN115472832A (zh) | 一种天然石墨球形尾料制备高容量锂电负极材料的方法 | |
| CN104282907A (zh) | 锂硫电池正极材料的制备方法 | |
| CN107611387A (zh) | 一种掺杂炭化zif‑8多孔材料的铅炭电池正极的制备方法 | |
| CN114944480B (zh) | 一种蜂窝状多孔锡碳复合材料的制备方法 | |
| CN110783542A (zh) | 一种纸巾衍生碳纤维负载MoS2微米花复合材料的制备方法及其在锂硫电池中的应用 | |
| CN115215335A (zh) | 改性石墨及其制备方法和应用 | |
| CN110642239B (zh) | 一种蛋壳膜衍生碳/石墨烯/硫化铜复合材料的制备方法及其应用 | |
| CN114744185A (zh) | 一种石墨烯包覆的三元材料及其制备方法与应用 | |
| CN1319087C (zh) | 一种负载过渡金属提高活性碳电极比电容的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |