一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法，石墨烯作为添加剂的铅酸电池包括正极板栅、负极板栅，正极板栅上涂覆有含石墨烯的正极铅膏，负极板栅上涂覆有含石墨烯的负极铅膏，负极铅膏的制备原料包括石墨烯插层硫化铅复合材料。制备得到的铅酸电池具有很长的循环使用寿命和稳定性。很长的循环使用寿命和稳定性。

A preparation method of lead-acid battery with graphene as additive

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法


[0001]本专利技术属于铅酸电池
，尤其涉及一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池经历一百多年的发展，具有技术成熟、安全性能好、成本低、性能稳定和资源再生回收率高等优势，在许多应用方面都作出了极大的贡献。但目前铅酸电池中的活性物质没有得到充分利用，而且不可逆硫酸盐化现象的积累会使得电池容量急剧下降。
[0003]石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳材料，自2004年被英国曼彻斯特大学物理学家安德烈
·
盖姆和康斯坦丁
·
诺沃肖洛夫成功的从石墨中分离出来后，就因其优异的性能引起世界范围内的关注。石墨烯具有优异的导电性，低电阻，巨大的比表面积，这些优异的性能使得其适合于在铅酸电池中使用。但是石墨烯在负极中的均匀分散性对电池的循环次数和稳定性有着重要的影响。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将有机碳源与有机硫混合均匀置于回流塔中，加热回流的同时超声分散，制备得到均匀分散的石墨烯回流液；向石墨烯回流液中加入铅盐溶液，然后回流搅拌，同时进行超声分散，3
‑
5h后过滤洗涤，得到石墨烯插层硫化铅复合材料；
[0006]S2、将铅粉、石墨烯插层硫化铅复合材料、碳纳米管、硫酸钡、聚酯短纤维混合均匀，加入水和硫酸，搅拌均匀得到铅酸电池负极铅膏；将负极铅膏涂覆到负极板栅上经过固化、干燥、化成即得含有石墨烯的负极板栅；
[0007]S3、将红丹、聚酯短纤维、正极石墨烯、碳纤维、导电高分子、铅粉混合均匀，加入水和硫酸，搅拌均匀得到铅酸电池正极铅膏；将正极铅膏涂覆到负极板栅上经过固化、干燥、化成即得含有石墨烯的正极板栅；
[0008]S4、将电池壳体、含有石墨烯的正极板栅、含有石墨烯的负极板栅、电解液、隔板组装得到所述石墨烯作为添加剂的铅酸电池。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述S2中，按重量份计，所述铅粉80
‑
100份、石墨烯插层硫化铅复合材料5
‑
10份、碳纳米管1
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3份、硫酸钡1
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3份、聚酯短纤维0.1
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0.5份、硫酸3
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10份、水5
‑
15份。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述S3中，按重量份计，所述红丹1
‑
25份、硫酸3
‑
15份、水5
‑
20份、聚酯短纤维0.05
‑
0.2份、正极石墨烯0.5
‑
1.5份、导电高分子0.1
‑
0.5份、铅粉40
‑
60份。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述聚酯短纤维的直径小于5mm。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述正极石墨烯厚度为1
‑
5nm，片径1
‑
3μm。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述导电高分子包括聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺中的至少一种。
[0014]作为一种优选的技术方案，所述导电高分子为聚吡咯和聚苯胺的混合，重量比为1：(3～5)。
[0015]作为一种优选的技术方案，所述碳纳米管与石墨烯插层硫化铅复合材料的重量比为1：(3
‑
5)。
[0016]作为一种优选的技术方案，所述碳纳米管直径为5
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20nm。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述碳纳米管的比表面积大于220m2/g。
[0018]有益效果：
[0019]本专利技术将石墨烯添加到正极，将石墨烯插层硫化铅复合材料添加到负极，负极中石墨烯已插层方式分布于硫化铅上，提高了石墨烯在负极中的均匀分散性，另外碳纳米管的加入还可以和石墨烯插层硫化铅复合材料在负极形成均匀的导电网络，对电池的循环次数和稳定性有着重要的影响。
具体实施方式
[0020]结合以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本专利技术的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本专利技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本专利技术中提供的任何定义不一致，则以本专利技术中提供的术语定义为准。
[0021]在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本专利技术的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。
[0022]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池，包括正极板栅、负极板栅，所述正极板栅上涂覆有含石墨烯的正极铅膏，所述负极板栅上涂覆有含石墨烯的负极铅膏。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述正极铅膏的制备原料，按重量份计，包括红丹1
‑
25份、硫酸3
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15份、水5
‑
20份、聚酯短纤维0.05
‑
0.2份、石墨烯0.5
‑
1.5份、导电高分子0.1
‑
0.5份、铅粉40
‑
60份。
[0024]在一些优选的实施方式中，所述聚酯短纤维的直径小于5mm。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述石墨烯厚度为1
‑
5nm，片径1
‑
3μm。
[0026]在一些优选的实施方式中，所述导电高分子包括聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩、聚苯胺中的至少一种。
[0027]在一些优选的实施方式中，所述导电高分子为聚吡咯和聚苯胺的混合，重量比为1：(3～5)。
[0028]所述正极铅膏的制备方法包括以下步骤：
[0029]1)将红丹、聚酯短纤维、石墨烯、碳纤维、导电高分子、铅粉混合均匀，得到混合物料备用；
[0030]2)将水的一半和硫酸混合均匀，得到混合溶液备用；
[0031]3)边搅拌混合物料边加入混合溶液，待混合溶液完全加入后再加入剩余的水，搅拌均匀即得到所述铅酸电池正极铅膏。
[0032]将正极铅膏涂覆到负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将有机碳源与有机硫混合均匀置于回流塔中，加热回流的同时超声分散，制备得到均匀分散的石墨烯回流液；向石墨烯回流液中加入铅盐溶液，然后回流搅拌，同时进行超声分散，3
‑
5h后过滤洗涤，得到石墨烯插层硫化铅复合材料；S2、将铅粉、石墨烯插层硫化铅复合材料、碳纳米管、硫酸钡、聚酯短纤维混合均匀，加入水和硫酸，搅拌均匀得到铅酸电池负极铅膏；将负极铅膏涂覆到负极板栅上经过固化、干燥、化成即得含有石墨烯的负极板栅；S3、将红丹、聚酯短纤维、正极石墨烯、碳纤维、导电高分子、铅粉混合均匀，加入水和硫酸，搅拌均匀得到铅酸电池正极铅膏；将正极铅膏涂覆到负极板栅上经过固化、干燥、化成即得含有石墨烯的正极板栅；S4、将电池壳体、含有石墨烯的正极板栅、含有石墨烯的负极板栅、电解液、隔板组装得到所述石墨烯作为添加剂的铅酸电池。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述S2中，按重量份计，所述铅粉80
‑
100份、石墨烯插层硫化铅复合材料5
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10份、碳纳米管1
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3份、硫酸钡1
‑
3份、聚酯短纤维0.1
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0.5份、硫酸3
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10份、水5
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15份。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯作为添加剂的铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述S3中，按重量份计，所述红丹...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴嘉豪，李政文，黎少伟，肖笛青，
申请(专利权)人：广州倬粤电能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：