一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.1%；锡：1.2～2.0%；铝：0.002～0.05%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量；所述板栅的制备方法，所述制备方法如下：步骤一、铅钙锡铝对照合金的配制；步骤二、铅‑石墨烯合金的制备；步骤三、石墨烯基合金配制；步骤四、石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备。本发明专利技术所述板栅制备方法简单，易操作且能耗低，此外与铅钙锡铝对照合金相比，不仅细化了合金的晶粒而且提高了合金耐腐蚀性能。该合金在于高温环境下耐腐蚀性能良好，使用寿命长；此合金适用于汽车起停电池及深循环电池。

A Graphene-based Corrosion Resistant Alloy Grid for Batteries and Its Preparation Method

The invention discloses a graphene-based corrosion-resistant alloy grid for storage battery and its preparation method. The alloy components of the grid are as follows: calcium: 0.04%-0.1%; tin: 1.2-2.0%; aluminium: 0.002-0.05%; graphene material: 0.0015-0.1%; lead: margin; the preparation method of the grid is as follows: step 1, lead-calcium-tin-aluminium combination. Gold preparation; Step 2, preparation of lead-graphene alloy; Step 3, preparation of graphene-based alloy; Step 4, preparation of graphene-based corrosion-resistant alloy grids. The preparation method of the grids is simple, easy to operate and low energy consumption. In addition, compared with the lead-calcium-tin-aluminum alloy, the grids not only refine the grain of the alloy, but also improve the corrosion resistance of the alloy. The alloy has good corrosion resistance and long service life under high temperature. It is suitable for automobile start-stop batteries and deep cycle batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法
本专利技术涉及一种铅酸蓄电池板栅，以及该板栅的制备方法，具体涉及蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，以及蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备方法，属于铅酸蓄电池

技术介绍
极板是铅酸蓄电池的核心组成，极板的性能直接决定了电池的使用寿命，其中板栅的性能至关重要。首先，板栅的表面性质可影响其与活性物质的结合程度；其次，板栅较高的硬度有利于后续的涂板与固化工序的实施；再次，板栅的电化学性能也十分重要，正极板栅的阳极电位越高，析氧电位也越高，电池失水现象越轻微；最后且是最重要的是，板栅的耐腐蚀性能可有效的降低板栅的腐蚀速率，防止其发生晶间腐蚀造成板栅断裂进而影响板栅的电流传导。目前最常用的板栅合金是铅钙合金，但是由于起停电池通常在部分荷电状态下进行高倍率充放电循环，且在使用过程中环境温度较高，正极板栅的腐蚀速率较快，因此引入了一种新型的掺杂碳元素的板栅合金。一些研究表明，碳元素的加入能有效的提高合金耐腐蚀性能。炭基材料的种类非常多，如石墨、石墨烯、碳纳米管、炭黑和泡沫炭等等，但并不是每一种碳材料都适合加入到正极板栅材料中以改善其电化学性能。石墨烯是一种二维碳纳米材料，分为单层、双层和多层石墨烯，比表面积及粒径分布范围较广，不同石墨烯加入板栅合金中对板栅的耐腐蚀性能有较大的影响，但石墨烯的理化指标及含量如何影响合金的耐腐蚀性能，尚未有明确定论。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提出一种导电性能好，硬度适中，耐腐蚀性能优良的正极板栅合金及其制备方法，用以解决汽车起停电池和深循环电池在高温环境下正极板栅的腐蚀问题。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.1%；锡：1.2～2.0%；铝：0.002～0.05%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量。作为上述技术方案的改进，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.05%；锡：1.55～1.65%；铝：0.01～0.025%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量。作为上述技术方案的改进，所述铅的纯度不低于99.994%，锡、钙和铝元素的纯度不低于98%。作为上述技术方案的改进，所述石墨烯材料粒径8μm～15μm，比表面积400m2/g～600m2/g。作为上述技术方案的改进，所述石墨烯材料粒径20μm～50μm，比表面积＜50m2/g。作为上述技术方案的改进，所述石墨烯材料粒径0.5μm～5μm，比表面积1000m2/g～1200m2/g。一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，所述制备方法如下：步骤一、铅钙锡铝对照合金的配制；按照配方量在铅锅中加入70%质量份的电解铅，加热至400℃融化成铅液，继续升温至600℃～620℃，按照配方量加入钙元素，加入剩余30%质量份的电解铅并将温度缓慢降低至440℃～460℃时，加入锡块，持续搅拌使其达到共熔状态，完成铅钙锡铝对照合金的配制，将此铅合金通过铸带机铸成厚度为0.5mm～0.7mm的铅带待用；步骤二、铅-石墨烯合金的制备；按照配方量称取商业石墨烯粉末，将其加入1g/L～3g/L十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，充分搅拌并进行超声分散；将分散的石墨烯浆料填涂在步骤一制备待用的铅带内侧表面上，将铅带卷绕成卷并压实，在60℃～70℃烘干室中进行烘干，填涂铅带的重量占比为10%～15%；步骤三、石墨烯基合金配制；将70%质量份铅钙锡铝对照合金投入铅锅中，加热至420℃～430℃熔化成铅液，将步骤二中制备的铅-石墨烯合金加入铅锅底部熔化，将剩余30%质量份的铅钙锡铝对照合金加入铅锅中，适当搅拌均匀，含量测试合格后铸锭除渣；步骤四、石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备；使用石墨烯基耐腐蚀合金铸造板栅，将此合金锭熔化并按照铸带工艺，温度控制在400℃～450℃范围内铸带，即可石墨烯基耐腐蚀合金板栅。作为上述技术方案的改进，所述制备方法步骤二中：按照配方及配方量称取相应石墨烯，将石墨烯粉末加入2g/L十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，充分搅拌并进行超声分散后，填涂在在备用的铅带内侧表面上，将铅带卷绕成卷并压实，在60℃烘干室中进行烘干。一种所述方法制备的蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：本专利技术所述板栅制备方法简单，易操作且能耗低，；此外与铅钙锡铝对照合金相比，不仅细化了合金的晶粒而且提高了合金耐腐蚀性能。该合金在于高温环境下耐腐蚀性能良好，使用寿命长；此合金适用于汽车起停电池及深循环电池。附图说明图1为本专利技术所述五个实施例石墨烯基耐腐蚀合金与对照合金的腐蚀速率柱状图；图2为本专利技术五个实施例石墨烯基耐腐蚀合金与对照合金的硬度柱状图；图3为本专利技术所述实施例4中石墨烯基耐腐蚀合金碳元素分布图；图4为本专利技术实施例4中对照合金的金相结构图；图5为本专利技术实施例4中石墨烯基耐腐蚀合金金相结构图。具体实施方式下面将结合具体的实施例来说明本专利技术的内容。本专利技术所述蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，该板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙（Ca）：0.04%～0.1%；锡（Sn）：1.2～2.0%；铝（Al）：0.002～0.05%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量；且，专利技术对所述各组分元素的纯度有一定的要求，一般情况下，铅的纯度不低于99.994%，锡、钙和铝元素的纯度不低于98%。石墨烯材料为商业石墨烯材料，技术指标如下表所示；种类比表面积（m2/g）粒径（μm）石墨烯A＜5020～50石墨烯B400～6008～15石墨烯C1000～12000.5～5本专利技术所述蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备方法如下：步骤一、铅钙锡铝对照合金的配制；按照配方量在铅锅中加入70%质量份的电解铅，加热至400℃融化成铅液，继续升温至600℃～620℃，按照配方量加入钙元素，加入剩余30%质量份的电解铅并将温度缓慢降低至440℃～460℃时，加入锡块，持续搅拌使其达到共熔状态，完成铅钙锡铝对照合金的配制，将此铅合金通过铸带机铸成厚度为0.5mm～0.7mm的铅带待用；步骤二、铅-石墨烯合金的制备；按照配方量称取商业石墨烯粉末，将其加入1g/L～3g/L十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，充分搅拌并进行超声分散；将分散的石墨烯浆料填涂在步骤一制备待用的铅带内侧表面上，将铅带卷绕成卷并压实，在60℃～70℃烘干室中进行烘干，填涂铅带的重量占比为10%～15%；步骤三、石墨烯基合金配制；将70%质量份铅钙锡铝对照合金投入铅锅中，加热至420℃～430℃熔化成铅液，将步骤二中制备的铅-石墨烯合金加入铅锅底部熔化，将剩余30%质量份的铅钙锡铝对照合金加入铅锅中，适当搅拌均匀，含量测试合格后铸锭除渣；步骤四、石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备使用石墨烯基耐腐蚀合金铸造板栅，将此合金锭熔化并按照铸带工艺，温度控制在400℃～450℃范围内铸带，即可石墨烯基耐腐蚀合金板栅。本专利技术的配制方法简单易操作；此外与铅钙锡铝对照合金相比，不仅细化了合金的晶粒而且提高了合金耐腐蚀性能。以下再结合具体的实施例，再作进一步说明。以下实施例均是在对照合金的基础上添加不同类型及不同含量的石墨烯材料。对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.1%；锡：1.2～2.0%；铝：0.002～0.05%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量。

【技术特征摘要】
1.一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.1%；锡：1.2～2.0%；铝：0.002～0.05%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量。2.如权利要求1所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述板栅的合金组分按质量百分比含量如下：钙：0.04%～0.05%；锡：1.55～1.65%；铝：0.01～0.025%；石墨烯材料：0.0015～0.1%；铅：余量。3.如权利要求1或2所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述铅的纯度不低于99.994%，锡、钙和铝元素的纯度不低于98%。4.如权利要求1或2所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述石墨烯材料粒径8μm～15μm，比表面积400m2/g～600m2/g。5.如权利要求1或2所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述石墨烯材料粒径20μm～50μm，比表面积＜50m2/g。6.如权利要求1或2所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征是，所述石墨烯材料粒径0.5μm～5μm，比表面积1000m2/g～1200m2/g。7.一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，其特征是，所述制备方法如下：步骤一、铅钙锡铝对照合金的配制；按照配方量在铅锅中加入70%质量份的电解铅，加热至400℃融化成铅液，继续升温至600℃～620℃，按照配方量加入钙元素，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：张树祥，路俊斗，李江，任少军，范晓莉，陈健，
申请(专利权)人：安徽理士电源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34