一种铅酸电池的制备方法及铅酸电池技术

本发明专利技术提供了一种铅酸电池的制备方法及铅酸电池。所述的制备方法包括先将铅化合物和氧化石墨烯进行水热反应混合或球磨混合，得到氧化石墨烯/铅化合物复合材料，然后将其作为电极材料添加剂组装铅酸电池，并对该铅酸电池进行电化学还原得到含有石墨烯/铅化合物复合材料的铅酸电池。采用本法制备的铅酸电池中含有石墨烯/铅化合物复合材料，不仅避免了石墨烯的团聚，实现了石墨烯和铅化合物的均一分散，并且两者能够实现均一的混合，而且通过电化学还原很容易地得到石墨烯/铅化合物超级电池，显著提高电池的充电接受能力和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及化学电源
，尤其设及一种用于石墨締/铅化合物复合材料的 制备方法和一种铅酸电池。
技术介绍
发展清洁和可再生能源是我国社会经济发展的重大战略。在新能源技术的各个层 次中，电化学储能具有极其重要的地位，也是当前科学研究的热点问题。 目前，铅炭超级电池是将铅酸蓄电池和超级电容器集成的复合电源中的一种，其 是通过在铅酸蓄电池的极板中加入一定量的具有高比电容的炭材料（通常炭材料加在负 极板内），所添加的炭材料能在瞬间储存或释放大量电荷，对负极板起到一定的缓冲电流的 作用。因此，铅炭超级电池具有优异的大电流充放电性能，同时在负极中加入炭材料能有效 抑制负极硫酸盐化、提高HRPSoC下电池的循环寿命。 阳004] 现有技术中，铅炭超级电池中的炭添加剂主要有活性炭、石墨、炭黑等材料，其中 活性炭的比表面积大，电容活性高但是导电性较差，杂质含量高，析氨过电位低；石墨的导 电性较好，但几乎无电容特性，无法缓冲负极板中通过的瞬间大电流；炭黑的导电性优异， 但是电容活性低，易团聚，当含量超过1%时吸水严重，难W实现合膏。石墨締是一种特殊 的炭材料，是由碳原子Wsp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。由于单原子 层晶体结构的特征，石墨締具有特殊的力电光热特性，常溫下其电子迁移率超过15000cm7 Vs，而电阻率只约10 6Qcm,比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料，石墨締作为厚 度只有一个碳原子的准二维材料，还具有很高的比表面积和高的电容活性。因此，将石墨締 作为铅炭超级电池的负极添加剂，可W提高负极的电导率，缓冲瞬间大电流，抑制负极板表 面的硫酸盐化，提高电池部分荷电状态大电流充放电（HRPSoC)工况下的循环寿命。 但现有技术方案中，铅炭超级电池炭材料的添加方式主要是与铅粉进行机械混 合，由于铅粉密度远远大于炭材料的密度，因此两者的均匀混合将很难实现，且通过机械混 合的方式，铅活性物质与炭材料的有效接触界面较少，不能充分发挥炭的高电导和大电容 优势，石墨締固体在与铅负极材料干混的过程中，容易造成石墨締的团聚，且不易混合均 匀，从而影响石墨締优势的发挥。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种石墨締/铅化合物复合材料的制备方法 和一种铅酸电池，具体提供一种含有石墨締/铅化合物复合材料作为电极材料的铅酸电池 的制备方法W及由该制备方法制备得到的铅酸电池。采用本法制备的石墨締/铅化合物复 合材料，其作为电极材料分布于铅酸电池中，不仅避免了石墨締的团聚，实现了石墨締和铅 化合物的均一分散，并且和铅粉能够实现均一的混合，将其用作电极材料高效添加剂，可显 著提高电池的充电接受能力和循环寿命，更值得一提的是本法将氧化石墨締/铅化合物的 还原过程与铅酸电池的生产过程融为一步，通过电化学还原得到石墨締/铅化合物复合材 料，更适合于工业生产。 本专利技术提供了一种石墨締/铅化合物复合材料的制备方法，其包括如下步骤： S1、将铅化合物和氧化石墨締进行水热反应混合或球磨混合，得到氧化石墨締/ 铅化合物复合材料； S2、将所述的氧化石墨締/铅化合物复合材料作为电极材料添加剂组装铅酸电 池； S3、对步骤S2制备组装得到的铅酸电池进行电化学还原得到含有石墨締/铅化合 物复合材料的铅酸电池。 作为本专利技术的进一步改进，步骤Sl中，所述铅化合物、氧化石墨締的投料质量比 可W为20~100:0.1~1。 作为本专利技术的进一步改进，步骤Sl中，所述铅化合物、氧化石墨締的投料质量比 可W为 30 ~60 :0. 3 ~0.6。 作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，W所述电极材料的总质量为基准，其中氧 化石墨締/铅化合物复合材料的含量为大于0至IOOwt%。 作为本专利技术的进一步改进，步骤S2中，W所述电极材料的总质量为基准，其中氧 化石墨締/铅化合物复合材料的含量为50wt% -90wt%。 作为本专利技术的进一步改进，所述电极材料中还含有铅粉和/或铅膏。 作为本专利技术的进一步改进，步骤S3中，所述的电化学还原的方法为所述铅酸电池 的化成、充电、放电过程的至少一种。 作为本专利技术的进一步改进，步骤Sl中，所述的铅化合物为二氧化铅、氧化铅、硫酸 铅或脱硫的废电池铅膏的一种。 作为本专利技术的进一步改进，步骤Sl中，所述的氧化石墨締采用哈默斯法或者改进 的哈默斯法制备得到。 本专利技术还提供了一种铅酸电池，所述铅酸电池由本专利技术提供的制备方法制备得 到。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于： 1)本专利技术采用的铅化合物复合材料是经过石墨締包覆处理的，使石墨締均匀地包 覆于铅化合物表面，提高了石墨締在铅化合物间的分散性和两者混合的均匀度，同时，本发 明的石墨締/铅化合物复合材料与石墨締直接和铅粉混合形成的材料相比，具有更强的结 合力，故采用本专利技术的石墨締/铅化合物复合材料制成的极板，具有非常好的机械强度，而 且也大大提高了石墨締与铅化合物的有效接触面积。 2)包覆在铅化合物上的石墨締对极板有缓冲电流的作用，在其间形成的石墨締导 电网络结构，大大地提高了材料的导电性能，可W提高硫酸铅和铅的转化效率，很好地抑制 大颗粒的硫酸铅出现。 3)用本专利技术制备的石墨締/铅化合物复合材料将石墨締包覆在铅化合物表面用 于铅酸电池负极，使得将碳负极和铅负极进行了 "内并"，更好地发挥电容性和电池性，形成 双性负极，有着超级电池的特点。此外，在充电过程中，碳材料的加入会使电池提前析氨，而 加入的析氨抑制剂主要是减少电池在充电过程中的析氨，运样才可W保证石墨締的性能得 W发挥，抑制电解液的干涧，延长电池的寿命。 4)采用本专利技术制备的石墨締/铅化合物复合材料用作添加剂加入到铅酸电池正 负极电极材料中制得的电池的质量比容量、质量比功率、铅粉的利用率W及充放电性能和 循环性能都有明显提局。5)本专利技术方法制备石墨締/铅化合物复合材料的还原过程与铅酸电池的生产过 程融为一步，通过电化学还原得到石墨締/铅化合物，具体地，通过铅酸电池的化成、充电、 放电过程的至少一种实现氧化石墨締/铅化合物复合材料的还原从而得到石墨締/铅化合 物复合材料，更适合于工业生产。【附图说明】 图1为本专利技术实施例1的流程示意图。 图2为本专利技术实施例2的流程示意图。【具体实施方式】[002引为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例对 本专利技术进行进一步详细说明。 具体地，本专利技术提供了一种石墨締/铅化合物复合材料的制备方法，其包括如下 步骤： S1、将铅化合物和氧化石墨締进行水热反应混合或球磨混合，得到氧化石墨締/ 铅化合物复合材料； S2、将所述的氧化石墨締/铅化合物复合材料作为电极材料添加剂组装铅酸电 池； S3、对步骤S2制备组装得到的铅酸电池进行电化学还原得到含有石墨締/铅化合 物复合材料的铅酸电池。 其中，石墨締作为一种新型二维结构导电材料，石墨締的应用在运一领域具有重 要意义和极大的发展潜力。 自2004年，Novoselov和Geim通过简单的胶带剥离法将单层石墨締从高溫有序 裂解石墨的表面剥离下来W来，石墨締因其独特的单原子层结构和丰富而奇特的物理化学 性质吸引了科研和工业界的广泛关注。而其在储能领域中的应用研究也获得了重大的进展 和引人瞩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/铅化合物复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将铅化合物和氧化石墨烯进行水热反应混合或球磨混合，得到氧化石墨烯/铅化合物复合材料；S2、将所述的氧化石墨烯/铅化合物复合材料作为电极材料添加剂组装铅酸电池；S3、对步骤S2制备组装得到的铅酸电池进行电化学还原得到含有石墨烯/铅化合物复合材料的铅酸电池。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏然，张华农，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44