本發(fā)明涉及一種負極添加劑及其制備方法與應用，屬于金屬氧化物/生物質(zhì)碳復合材料和鉛炭電池。

背景技術(shù)：

1、炭電池有著充電快、循環(huán)壽命長、性價比高且回收率高等優(yōu)點，在新能源儲能領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿艽蟆ｃU炭電池有效抑制了負極的硫酸化問題，但是硫酸鉛轉(zhuǎn)化為金屬鉛的過程中不是完全可逆的，在某些特定的條件下會導致硫酸鉛顆粒在負極表面的積累，由于硫酸鉛的積累導致在之后的放電過程中電池容量逐漸損失，這種現(xiàn)象被稱為“硬硫酸化”。在鉛炭電池負極活性物質(zhì)添加劑最常用的碳質(zhì)材料里有：活性炭、石墨、炭黑、石墨烯、各種碳納米材料和碳復合材料等。

2、常見的碳材料在鉛炭電池負極中的作用機制主要有增加導電性、雙電層電容作用、空間位阻作用、增加電極比表面積、電催化作用等。雖然引入碳材料使得硫酸鹽化的問題得到了緩解，但是單一碳材料的作用效果單一，并沒有實現(xiàn)電池循環(huán)壽命的大幅提升，且存在析氫嚴重的問題，所以難以綜合性解決問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種負極添加劑及其制備方法與應用，將制備的負極添加劑應用于鉛炭電池的負極中，可以加快離子傳輸速率，提高活性物質(zhì)利用率且有效緩解不可逆硫酸鹽化。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種抑制負極不可逆硫酸鹽化的負極添加劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)對杏殼活性炭進行干燥處理，將干燥后的杏殼活性炭置于氫氧化鉀熔液中高溫活化，然后烘干得到活化后的杏殼活性炭，將活化后的杏殼活性炭用鹽酸溶液浸漬，然后過濾洗滌、烘干得到碳前驅(qū)體；

5、(2)將碳前驅(qū)體置于高錳酸鉀溶液中水熱反應，最后洗滌干燥得到負極添加劑。

6、更優(yōu)選的，所述氫氧化鉀與杏殼活性炭的質(zhì)量比為(1-3)：1。相比于氫氧化鈣或氫氧化鈉活化杏殼活性炭出現(xiàn)反應活性低、副產(chǎn)物多、腐蝕性強的問題，氫氧化鉀能夠避免上述問題的出現(xiàn)，并且在本發(fā)明限定的“氫氧化鉀與杏殼活性炭的質(zhì)量比為(1-3)：1”的范圍內(nèi)，對杏殼活性炭活化效果好，也會構(gòu)建合適的微孔結(jié)構(gòu)，不會造成結(jié)構(gòu)坍塌，活化后的杏殼活性炭與多價態(tài)錳氧化物結(jié)合能夠抑制鉛炭電池硫酸鹽化和析氫反應。

7、更優(yōu)選的，所述高溫活化的溫度為650～850℃，時間為2h。

8、更優(yōu)選的，所述鹽酸溶液的濃度為2-3mol/l，浸漬時間為30-40min。

9、更優(yōu)選的，所述高錳酸鉀溶液的濃度為0.04-0.16mol/l，碳前驅(qū)體與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1：0.5～1：2。

10、更優(yōu)選的，所述水熱反應的溫度為100～150℃，時間為1～3h。

11、本發(fā)明還要求保護所述抑制負極不可逆硫酸鹽化的負極添加劑的制備方法制備得到的負極添加劑。

12、本發(fā)明還要求保護所述負極添加劑作為添加劑用于鉛炭電池負極材料。

13、本發(fā)明所制備的負極添加劑不僅僅通過擴散作用將電解質(zhì)離子吸附和解吸在電極表面實現(xiàn)電荷存儲，還在擴散的基礎(chǔ)上加速pb/pbso4氧化還原的動力學過程，從而實現(xiàn)對不可逆硫酸鹽化的有效抑制。

14、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將杏殼活性炭進行活化和高錳酸鉀水熱處理得到負極添加劑能夠與負極材料的相容性良好，而且本發(fā)明所述制備方法能夠維持碳材料原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步提升材料的電子傳輸能力，抑制鉛炭電池硫酸鹽化和析氫反應；且負極添加劑在電池反應體系中具有很好的穩(wěn)定性，同時具有高導電、高電催化活性等優(yōu)點，可以提升電池容量和增加鉛炭電池循環(huán)壽命。

技術(shù)特征：

1.一種負極添加劑的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述負極添加劑的制備方法，其特征在于：所述氫氧化鉀與杏殼活性炭的質(zhì)量比為(1-3)：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述負極添加劑的制備方法，其特征在于：所述高溫活化的溫度為650～850℃，時間為2h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述負極添加劑的制備方法，其特征在于：所述鹽酸溶液的濃度為2～3mol/l，浸漬時間為30-40min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述負極添加劑的制備方法，其特征在于：所述高錳酸鉀溶液的濃度為0.04-0.16mol/l，碳前驅(qū)體與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1：0.5～1:2。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述負極添加劑的制備方法，其特征在于：所述水熱反應的溫度為100～150℃，時間為1～3h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述負極添加劑的制備方法制備得到的負極添加劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述負極添加劑作為添加劑用于鉛炭電池負極材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種負極添加劑及其制備方法與應用，屬于金屬氧化物/生物質(zhì)碳復合材料和鉛炭電池技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明先將杏殼碳置于氫氧化鉀熔液中高溫活化處理，然后與高錳酸鉀溶液水熱反應得到負極添加劑。本發(fā)明所述負極添加劑與負極活性物質(zhì)的相容性良好，具有導電、高電催化活性等優(yōu)點，可實現(xiàn)對不可逆硫酸鹽化的有效抑制，可以提升電池容量和增加電池循環(huán)壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：陳陣,席琪淳,李淑婷,李會喜,朱薇,杜炳謙,余強
受保護的技術(shù)使用者：昆明理工大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8