一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏及其制备方法。本发明专利技术的石墨烯铅蓄电池负极铅膏，按重量份计，包括以下组分：石墨烯复合导电浆料5～7份、铅粉100～120份、硫酸9～10份、去离子水10～20份。本发明专利技术制得的石墨烯铅蓄电池负极铅膏的混合均匀性得到提高，所制得的铅酸电池的循环性能、低温性能和大电流充放电能力都得到了提升。

A kind of negative paste for graphene lead battery and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏及其制备方法
本专利技术涉及铅酸蓄电池
，具体涉及一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏及其制备方法。
技术介绍
随着人类环保意识的增长及对清洁可再生能源的需求，铅蓄电池已从小电流、低功率转化为大电流、大功率的应用方式，这就需要铅蓄电池具有较高的比能量和较长的使用寿命。但是，现有的铅蓄电池负极容易发生硫酸盐化，导致极板孔率降低，导电性下降，充放电容量降低。目前，现有的铅酸蓄电池负极活性物质和膏工艺步骤为：铅粉及添加剂加入-干混-纯水加入-湿混-硫酸加入-酸混-出膏。使用此方法进行和制时，其添加剂的添加方式是直接加入粉末或颗粒状添加剂，在干混后加水加酸进行和制，其中，也有小部分负极活性物质和膏时个别添加剂呈浆料状加入其中，但前提是添加剂本身呈浆料状态，添加时间也是在纯水加入之前；此方法能够较为均匀的混合某些常规添加剂，如木素、硫酸钡等。但是，对于现在的蓄电池行业来说，新的材料及添加剂各式各样，很多添加剂采用此方法已不能很好的混合均匀。如石墨烯材料本身材质太轻，以干粉加入混合时石墨烯材料处于铅粉上层，且很多石墨烯粉末漂浮在和膏仓上层空气中容易由风冷口排出，导致制成的电池材料性能不佳。CN103367753A公开了一种石墨烯分散液改性的铅酸电池负极铅膏及其制备方法，其重量份比组成为：铅粉3000份、纤维2-5份、石墨烯水系分散液450-600份、乙炔黑10-20份、硫酸钡20-25份、硫酸250-300份和使铅膏视密度控制在4.0±0.5g/cm3的水；所述的纤维为涤纶纤维，所述石墨烯水系分散液是将亲水处理的石墨烯与水按照重量比9-15:1000混合超声分散而成。该专利技术将石墨烯导电浆料作为负极添加剂添加在负极板中，显著提高了负极板的导电能力，使得负极板的充电接受能力提高，增大了铅酸电池的比能量，放电容量显著高于无添加和添加碳纳米管的铅酸电池。但是，该专利技术的负极铅膏中，物料的分散均匀性有待进一步提高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏及其制备方法，制得的石墨烯铅蓄电池负极铅膏的混合均匀性得到提高，所制得的铅酸电池的循环性能、低温性能和大电流充放电能力都得到了提升。本专利技术的目的之一在于提供一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏，按重量份计，包括以下组分：本专利技术中，石墨烯复合导电浆料与铅粉混合得更加均匀，加去离子水进行湿混，再加硫酸进行酸混，由此制得的石墨烯铅蓄电池负极铅膏的混合均匀性得到提高，所制得的铅酸电池的循环性能、低温性能和大电流充放电能力都得到了提升。其中，硫酸在常温25℃下的密度为1.398～1.402g/cm3，例如在常温25℃下，硫酸的密度为1.398g/cm3、1.399g/cm3、1.400g/cm3、1.401g/cm3、1.402g/cm3。具体地，所述石墨烯铅蓄电池负极铅膏，按重量份计，包括以下组分：石墨烯复合导电浆料5～7份，例如石墨烯复合导电浆料的重量份为5份、5.1份、5.2份、5.3份、5.4份、5.5份、5.6份、5.7份、5.8份、5.9份、6份、6.1份、6.2份、6.3份、6.4份、6.5份、6.6份、6.7份、6.8份、6.9份、7份。铅粉100～120份，例如铅粉的重量份为100份、101份、102份、103份、104份、105份、106份、107份、108份、109份、110份、111份、112份、113份、114份、115份、116份、117份、118份、119份、120份。硫酸9～10份，例如硫酸的重量份为9份、9.1份、9.2份、9.3份、9.4份、9.5份、9.6份、9.7份、9.8份、9.9份、10份。去离子水10～20份，例如去离子水的重量份为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份。作为优选方案，本专利技术的所述石墨烯复合导电浆料，按重量份计，包括以下组分：本专利技术中，将石墨烯经过亲水处理，将短纤维经过预处理，解决了石墨烯和短纤维在水中难以分散均匀的问题，可使石墨烯和短纤维与其他添加剂混合时分散均匀，不团聚，由此制成的石墨烯复合导电浆料均一稳定，使制成的电池具有良好的大电流充放电能力，低温性能、循环寿命得到提高。本专利技术中，导电浆料是以水为溶剂，没有添加其他溶剂，无需除杂工序。具体地，本专利技术的石墨烯复合导电浆料，按重量份计，包括以下组分：亲水处理的石墨烯5～10份，例如亲水处理的石墨烯的重量份为5份、6份、7份、8份、9份、10份。预处理的短纤维2～5份，例如预处理的短纤维的重量份为2份、3份、4份、5份。木素2～8份，例如木素的重量份为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份。其中，木素是分散剂，加入到蓄电池的负极板中，减小了活性物质的尺寸，大大增加了表面积。腐殖酸2～8份，例如腐殖酸的重量份为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份。其中，腐殖酸作为负极活性物质的添加剂，它能够吸附在负极的铅晶表面上，使铅得以保持其高分散性，在放电过程中，形成PbSO4不能直接包围的铅粒，防止负极的收缩，对蓄电池的寿命起到非常重要的作用，对提高电池容量和寿命效果明显。羧甲基纤维素2～8份，例如羧甲基纤维素的重量份为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份。其中，羧甲基纤维素作为负极活性物质添加剂，能有效增强负极板的强度，有利于延长电池的使用寿命。硫酸钡20～30份，例如硫酸钡的重量份为20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份。其中，硫酸钡对负极板的性能有重要影响，硫酸钡和硫酸铅是同晶系物质，起着放电产物沉积结晶中心(种子)的作用，并有利于限制晶体的大小。炭黑2～8份，例如炭黑的重量份为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份。其中，炭黑除了能改善活性物质导电性及提高活性物质的孔隙率外，还能在金属铅的结晶过程中调节表面活性物质的分布，聚集吸附过剩的表面活性物质，改善充电接受能力。去离子水20～100份，例如去离子水的重量份为20份、30份、40份、50份、60份、70份、80份、90份、100份。石墨烯很轻，与其他原料混合时很难混合均匀，将石墨烯预先经过亲水处理，可以使石墨烯与其他组分混合时分散均匀，本专利技术所述亲水处理的石墨烯是经酸或表面活性剂亲水处理的石墨烯。优选地，所述酸的质量浓度为10～70％，例如酸的质量浓度为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等。优选地，所述酸为硫酸。优选地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、纤维素纳米晶、十二烷基苯磺酸钠、胆酸钠和聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的混合物。典型但非限制的组合为，所述混合物为聚乙烯吡咯烷酮、纤维素纳米晶的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、胆酸钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的混合物，纤维素纳米晶、十二烷基苯磺酸钠的混合物，纤维素纳米晶、胆酸钠的混合物，纤维素纳米晶、聚乙烯醇的混合物，十二烷基苯磺酸钠、胆酸钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇的混合物，胆酸钠和聚乙烯醇的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、纤维素纳米晶、十二烷基苯磺酸钠的混合物，聚乙烯吡咯烷酮、纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述石墨烯复合导电浆料，按重量份计，包括以下组分：3.根据权利要求2所述的石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述亲水处理的石墨烯是经酸或表面活性剂亲水处理的石墨烯；优选地，所述酸的质量浓度为10～70％；优选地，所述酸为硫酸；优选地，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、纤维素纳米晶、十二烷基苯磺酸钠、胆酸钠和聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的混合物。4.根据权利要求2-3之一所述的石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述预处理的短纤维为酸或表面活性剂处理的短纤维；优选地，所述酸的质量浓度为10～70％；优选地，所述酸为硫酸、硝酸、醋酸、酒石酸和柠檬酸中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述表面活性剂为聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素钠和甲基纤维素中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述短纤维为涤纶纤维或丙纶纤维。5.根据权利要求2-4之一所述的石墨烯铅蓄电池负极铅膏，其特征在于，所述石墨烯复合导电浆料中的金属杂质的含量≤40ppm；优选地，所述金属杂质为Fe、Co、Ni、Cu、Mn和Al中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述石墨烯复合导电浆料的固含量为50～85wt％；优选地，所述石墨烯复合导电浆料的粘度为2000～10000cp。6.一种如权利要求1-5任一项所述的石墨烯铅蓄电池负极铅膏的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)制备石墨烯复合导电浆料；2)按配比将铅粉加入到和膏机中，将步骤1)制得的石墨烯复合导电浆料以高压喷雾的方式加入，加去离子水搅拌进行湿混，再加硫酸进行酸混，搅拌合膏，出膏制得所述石墨烯铅蓄电池负极铅膏。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述高压喷雾的压力为0.3～0.6MPa，所述高压喷雾的时间为0.5～2min；优选地，所述高压喷雾的喷口的数量为1～8个，所述喷口的口径为2～7mm。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铜祥，鲁焱琦，孙亮，韦士富，
申请(专利权)人：雅迪科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32