一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。本发明专利技术还公开了该铅酸蓄电池板栅的制备方法。本发明专利技术采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。本专利技术还公开了该铅酸蓄电池板栅的制备方法。本专利技术采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。【专利说明】
本专利技术涉及电极材料的制备
，尤其涉及。
技术介绍
铅酸蓄电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。自1859年法国人普兰特专利技术铅酸蓄电池以来，铅酸电池已经历了 150多年的发展历程，铅酸电池成本低、寿命长、安全性能好，而且废旧电池的回收利用率高达95%以上，因而一直是电池领域应用最为广泛的产品。铅酸蓄电池板栅是铅酸蓄电池中必不可少的重要组成部分，是铅酸蓄电池正极和负极上电极活性材料的载体，也是铅酸蓄电池的集流材料，是决定铅酸蓄电池性能的关键因素。现有的铅酸蓄电池板栅主要为铅合金板栅，它不仅比表面积小、重量大，更为致命的是，这类铅酸蓄电池板栅机械强度低、易腐蚀与变形等，在电池的充放电过程中，铅酸蓄电池电极板上的活性材料逐渐转变为体积大的硫酸铅颗粒，活性材料体积膨胀导致铅酸蓄电池板栅变形，进而引及铅酸蓄电池电极活性材料软化脱落，最终导致电池失效。因此，改进铅酸蓄电池板栅的制备材质，开发比表面积大、重量轻、机械强度高，耐腐蚀的铅酸蓄电池板栅是提高铅酸蓄电池循环寿命的必然要求。石墨烯是一种碳原子之间呈六角环形排列的二维片状体，具有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，并且其理论比表面积高达2630m2/g，因而被认为是最理想的铅酸蓄电池电极材料。石墨烯纸是基于石墨烯材料而制成的一种薄如纸张的合成材料，它不仅重量轻，强度和硬度高，而且具有石墨烯比表面积高、耐腐蚀性强的优良特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有铅合金板栅比表面积小、重量大、栅机械强度低、易腐蚀变形的技术缺陷，提供，该方法采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。第一方面，本专利技术提供一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。优选地，所述边框的材质为铜合金。优选地，所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。优选地，所述石墨烯纸的厚度为10?200 μ m。优选地，所述铅层的厚度为300?1000 μ m。优选地,所述聚苯胺层的厚度为I?10 μ m。本专利技术所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。第二方面，本专利技术提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:(I)取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；(2)将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110~130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5~5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；(3)将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2~lmol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2~3，以I~2V的直流电压电沉积0.5~30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；(4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。优选地，步骤(1)所述石墨烯纸采用如下方法制得:将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5~5g/L的石墨烯悬浮液,用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液,形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。优选地,步骤(1)所述石墨烯纸的厚度为10~200 μ m。优选地，步骤(1)所述网格状结构，栅格的形状为六边形。优选地，步骤(2)·所述两极板，阴极和阳极的间距为25~35mm。其中，步骤(2)中所述氟硼酸铅溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。优选地，步骤(2)所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为:2(T60g/L、3(T40g/L和0.8^1.2g/L。在氟硼酸盐电解液体系中，氟硼酸的作用是保证铅阳极的正常溶解，同时使氟硼酸铅稳定，增加铅离子极化，使产物镀层平整细致；硼酸在电解液中主要起稳定剂的作用，硼酸浓度较低时，氟硼酸铅水解产生剧毒的氟化氢气体和氟化铅白色沉淀，得到的泡沫铅镀层粗糙。硼酸浓度的增大，会抑制了氟硼酸铅的水解，镀液也逐渐变得澄清镀层平整细密；蛋白胨则作为添加剂加入电解液中，通过增加铅的阴极析出过电位，使铅在阴极结晶颗粒细化致密，如果其含量过低，阴极镀层易出现枝晶和条纹、均匀性差，且结晶粗糙，而当其浓度过高，将会降低电解液的深镀能力。优选地，步骤(2)所述铅层的厚度为300~1000 μ m。其中，步骤(3)中所述苯胺混合溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。优选地，步骤(3)中所述pH值采用硫酸进行调节。优选地，步骤(3)所述聚苯胺层的厚度为I~10 μ m。优选地，步骤(4)所述边框的材质为铜合金。本专利技术以石墨烯纸作为栅体，通过栅体表面在沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。制备方法简单易行，无需使用大型的仪器设备，适合工业化生产。相比于现有技术，本专利技术所述具有以下有益效果:(I)以石墨烯纸作为栅体，减轻了铅酸蓄电池板栅的重量，提高了铅酸蓄电池板栅的机械强度和比表面积，提高了铅酸蓄电池板栅的功率密度；(2)石墨烯表面沉积有铅层和具有高耐腐蚀性能的聚苯胺层，使电解液中的硫酸不会在电压的作用下插入石墨烯片层中弓I起板栅膨胀变形。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的左视图；图2为本专利技术制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的主视图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。如图1和2所示，一种铅酸蓄电池板栅，包括边框I与连接在边框I外围的极耳2，所述边框I内设有石墨烯栅本体3、沉积在石墨烯栅本体3上的铅层4和沉积在铅层4表面的聚苯胺层5,所述石墨烯栅本体3为由石墨烯纸制成的网格状结构。所述边框的材质为铜合金。所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。所述石墨烯纸的厚度为10?200 μ m。所述铅层的厚度为300?1000 μ m。所述聚苯胺层的厚度为I?10 μ m。本专利技术所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。此外，本专利技术还提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:(I)取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；(2)将所述石墨烯栅本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，其特征在于，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，钟玲珑，王要兵，吴凤，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44