本申请公开了一种铅碳电池负极铅膏、制备方法和电池极板、制备方法和应用，包括以下重量份的原料：铅粉，100份；石墨烯基聚合物，5～10份；硫酸钡，0.5～1.0份；腐殖酸，0.05～0.5份；短纤维，0.05～0.3份；导电炭黑，0.01～0.5份；水，0.1～5份；其中，所述石墨烯基聚合物由木素磺酸盐对聚吡咯、聚苯胺中的至少一种进行掺杂，以石墨烯作为骨架，制备获得。本发明专利技术提供一种石墨烯基聚合物浆料铅碳负极铅膏及其制备方法。将其应用于传统铅酸蓄电池中，由于石墨烯基聚合物复合材料的引入，从而延长电池的高倍率部分荷电的循环寿命。高倍率部分荷电的循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种铅碳电池负极铅膏、制备方法和电池极板、制备方法和应用
[0001]本申请涉及电池材料及其制备
，具体涉及一种铅碳电池负极铅膏、制备方法和电池极板、制备方法和应用，属于铅酸电池或铅碳电池或铅炭电池添加剂领域。
技术介绍
[0002]铅酸电池面世超过150年，仍在化学电源中占有举足轻重的地位，其在市场应用中占一半左右的份额。目前电动车上大多都采用铅酸电池作为动力电池，原因在于其成本低，原材料资源丰富而且也较容易得到。此外，电池的使用温度范围广泛，失效的电池也可以进行回收，资源利用率高环境污染低，最重要的是安全性能高。随着新型储能和新能源动力市场的不断发展，特别是在混合动力汽车以及间歇性新能源存储应用中，要求二次电池能够在高功率部分荷电状态下，具有良好的充电接受能力、较长的循环寿命。然而，传统铅酸电池无法满足，主要原因是负极板形成不可逆粗大硫酸盐化导致离子和电子无法达到反应，进一步加剧极板的劣化。为了改善此现象，人们开始在负极中加入高含量的碳材料，制备铅碳电池所需高碳含量的负极，其优势在于碳材料引入，提高了负极的电导性和电容性，大大限制硫酸铅粗大，抑制负极的不可逆的硫酸盐化。然而，石墨烯比表面积非常高，与铅粉密度差异非常大，分散难度也大，同时，一旦含量增加，负极板强度也会下降。
技术实现思路
[0003]基于上述问题，本申请提供一种石墨烯基聚合物复合材料铅碳负极铅膏及其制备方法。将所述铅膏应用于传统铅酸电池中发现，由于石墨烯基聚合物复合材料的引入，不仅可减少负极板形成不可逆粗大硫酸盐，降低电池内阻，提高活性物质利用率，还可以提高负极板的强度，最终实现提高电池充电接受能力，减缓负极硫酸盐化，从而延长电池的高倍率部分荷电的循环寿命。所述铅膏用于铅碳电池或超级电池时，也具有同样的效果。
[0004]本申请采用木素磺酸盐对聚吡咯、聚苯胺进行掺杂，以石墨烯作为骨架，制备出石墨烯基聚合物浆料，然后，应用于铅酸负极铅膏中，制备出高性能铅碳电池。由于石墨烯基聚合物复合材料的引入，不仅可减少负极板形成不可逆粗大硫酸盐，降低电池内阻，提高活性物质利用率，还可以提高负极板的强度，最终实现提高电池充电接受能力，减缓负极硫酸盐化，从而延长电池的高倍率部分荷电的循环寿。
[0005]本申请的一个方面，提供了一种铅碳电池负极铅膏，包括以下重量份的原料：
[0006]铅粉，100份；
[0007]石墨烯基聚合物，5～10份；
[0008]硫酸钡，0.5～1.0份；
[0009]腐殖酸，0.05～0.5份；
[0010]短纤维，0.05～0.3份；
[0011]导电炭黑，0.01～0.5份；
[0012]水，0.1～5份；
[0013]其中，所述石墨烯基聚合物由木素磺酸盐对聚吡咯、聚苯胺中的至少一种进行掺杂，以石墨烯作为骨架，掺杂粘接增稠剂制备获得。
[0014]可选地，所述石墨烯基聚合物的重量份数独立的选自5、8、10中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0015]可选地，所述硫酸钡的重量份数独立的选自0.5、0.8、1.0中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0016]可选地，所述腐殖酸的重量份数独立的选自0.05、0.1、0.3、0.5中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0017]可选地，所述短纤维的重量份数独立的选自0.05、0.1、0.2、0.3中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0018]可选地，所述导电炭黑的重量份数独立的选自0.01、0.25、0.5中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0019]可选地，所述水的重量份数独立的选自0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0份中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0020]可选地，所述石墨烯的粒径D50≤2μm；
[0021]可选地，所述石墨烯的粒径D50为0.5μm～2μm；
[0022]可选地，所述石墨烯的粒径D50独立的选自0.5μm、0.8μm、1.0μm、2μm中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0023]可选地，所述木素磺酸盐选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钾、木质素磺酸钠中的至少一种；
[0024]所述粘结增稠剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶的至少一种。
[0025]本申请的另一个方面，提供一种上述的铅碳电池负极铅膏的制备方法，所述铅膏的原料包含石墨烯基聚合物浆料；
[0026]可选地，所述制备方法包括：
[0027]按照上述配比，将含有铅粉、硫酸钡、腐殖酸、短纤维、导电炭黑的原料混合I，获得预混材料；将含有石墨烯基聚合物的浆料与所述预混材料、水混合II，获得所述铅碳电池负极铅膏。
[0028]可选地，所述含有石墨烯基聚合物的浆料的制备方法包括：
[0029]将含有聚合物单体、石墨烯、硫酸、磺酸盐掺杂剂和粘接增稠剂的水系的前驱体溶液，与引发剂溶液混合，采用化学氧化法制备所述含有石墨烯基聚合物的浆料。
[0030]可选地，所述前驱体溶液中，各组分的重量份数为：
[0031]水，100份；
[0032]硫酸，60～120份；
[0033]石墨烯，10～20份；
[0034]聚合物单体，1～5份；
[0035]磺酸盐掺杂剂，0.3～1.5份；
[0036]粘结增稠剂，0.1～1.0份。
[0037]可选地，所述硫酸的重量份数独立的选自60、80、100、120中的任意值或上述任意
两点间的任意值。
[0038]可选地，所述石墨烯的重量份数独立的选自10、15、20中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0039]可选地，所述聚合物单体的重量份数独立的选自1、2、3、4、5中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0040]可选地，所述磺酸盐掺杂剂的重量份数独立的选自0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0041]可选地，所述粘结增稠剂的重量份数独立的选自0.1、0.3、0.5、0.8、1.0中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0042]可选地，所述前驱体溶液在搅拌的条件下获得；采用高速剪切搅拌方式；
[0043]所述搅拌的速率为1200r/min～1500r/min；搅拌时间不少于60min，以溶液分散均匀为主。
[0044]可选地，所述搅拌的速率独立的选自1200r/min、1300r/min、1400r/min、1500r/min中的任意值或上述任意两点间的任意值。
[0045]可选地，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺中的至少一种；
[0046]所述磺酸盐掺杂剂选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钾、木质素磺酸钠中的至少一种；
[0047]所述粘结增稠剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶的至少一种；
[0048]可选地，所述硫酸的浓度为36wt.％。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铅碳电池负极铅膏，其特征在于，包括以下重量份的原料：铅粉，100份；石墨烯基聚合物，5～10份；硫酸钡，0.5～1.0份；腐殖酸，0.05～0.5份；短纤维，0.05～0.3份；导电炭黑，0.01～0.5份；水，0.1～5份；其中，所述石墨烯基聚合物由木素磺酸盐对聚吡咯、聚苯胺中的至少一种进行掺杂，以石墨烯作为骨架，掺杂粘接增稠剂制备获得。2.根据权利要求1所述的铅碳电池负极铅膏，其特征在于，所述石墨烯的粒径D50≤2μm；优选地，所述石墨烯的粒径D50为0.5μm～2μm；所述木素磺酸盐选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钾、木质素磺酸钠中的至少一种；所述粘结增稠剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶的至少一种。3.一种权利要求1或2所述的铅碳电池负极铅膏的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按照配比，将含有铅粉、硫酸钡、腐殖酸、短纤维、导电炭黑的原料混合I，获得预混材料；将含有石墨烯基聚合物的浆料与所述预混材料、水混合II，获得所述铅碳电池负极铅膏。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含有石墨烯基聚合物的浆料的制备方法包括：将含有聚合物单体、石墨烯、硫酸、磺酸盐掺杂剂和粘接增稠剂的水系的前驱体溶液，与引发剂溶液混合，采用化学氧化法制备所述含有石墨烯基聚合物的浆料。优选地，所述前驱体溶液中，各组分的重量份数为：水，100份；硫酸，60～120份；石墨烯，10～20份；聚合物单体，1～5份；磺酸盐掺杂剂，0.3～1.5份；粘结增稠剂，0.1～1.0份；优选地，所述前驱体溶液在搅拌的条件下获得；所述搅拌的速率为1200r/min～1500r/min；优选地，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺中的至少一种；所述磺酸盐掺杂剂选自木质素磺酸铵、木质素磺酸钾、木质素磺酸钠中的至少一种；所述粘结增稠剂选自羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶的至少一种；优选地，所述引发剂溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈远强，张易宁，刘永川，刘飞，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：
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