一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂及其应用制造技术

本发明专利技术属于铅酸电池技术领域，具体涉及一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂及其应用。其中添加剂由咪唑啉衍生物和二乙烯三胺作组成。通过将铅粉、锡粉、石墨烯粉和添加剂制作出铅膏，并涂敷在石墨烯纸表面，经无氧加热，铅膏在石墨烯纸表面烧结成铅层，从而制得电化学性能和机械性能优异、耐腐蚀、轻量化铅蓄电池石墨烯纸板栅。纸板栅。

【技术实现步骤摘要】
一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂及其应用


[0001]本专利技术属于铅酸电池
，具体涉及一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂及其应用。

技术介绍

[0002]石墨烯纸是一种基于石墨烯的二维材料，密度小，强度和硬度高，具有优异的柔韧性和可折叠性，并且还是一种环保材料。而石墨烯为sp2杂化碳原子网状连接而成的最薄二维原子晶体材料，由于石墨烯特殊的结构，使石墨烯纸具有各种优异的力学、热学、电学特性和极高的杨氏模量及断裂应力。在传感器、复合材料、可穿戴智能设备领域有着非常大的应用前景。现有技术可以做到在用碳材料部分地代替铅酸电池铅合金板栅，以实现铅酸电池轻量化的目的。但由于石墨的导电能力不强，且石墨与金属铅的结合能力弱，难以做到用碳材料100％代替铅合金。
[0003]CN105140524A公开了一种包含铅
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石墨烯复合材料的铅蓄电池板栅，具体公开了板栅的配方以重量百分比计，组成为：锡0.01～1.0％、铅
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石墨烯复合材料0.5～10.0％、铅为余量，所述的铅
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石墨烯复合材料利用复合电镀技术制备得到。该技术方案将铅
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石墨烯复合材料作为添加剂直接与其他金属混合，制得合金，虽然能够保证石墨烯均匀地分布在合金内部，但是无法实现铅酸电池轻量化的目的，还存在改进空间。
[0004]CN103855404A公开了一种铅酸蓄电池板栅，具体为石墨烯纸作为栅体经过电化学沉积，在其表面沉积有铅层和具有高耐腐蚀性能的聚苯肢层。该技术方案在石墨烯纸表面制得机械强度较高的致密铅层，实现了板栅的轻量化，但石墨与金属铅的结合能力弱，因此板栅的电化学性能和耐用性还存在改进空间，且铅层和聚苯肢层需要先后进行了2次电化学沉积，工艺较为繁琐。
[0005]综上所述，现有技术仍缺乏一种能够实现铅酸电池轻量化耐腐蚀的石墨烯纸铅酸电池板栅。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂及其应用。以石墨烯纸作为板栅骨架，在其表面采用一次烧结固化铅层的工艺，从而获得轻量化石墨烯纸铅酸电池板栅。为进一步提升板栅的电学性能，本专利技术的铅层的是由铅粉、锡粉、石墨烯粉的三元体系烧结而成，加工烧结温度低于传统的铅，其导电能力优于传统的铅。进一步的，在三元体系中引入添加剂咪唑啉衍生物和二乙烯三胺，咪唑啉衍生物降低了金属表面张力，有利于石墨烯粉的均匀分布，且加强了金属铅和石墨烯粉的结合力，也提升了烧结后铅层与石墨烯纸骨架的牢固度，从整体上优化板栅的电学性能和机械性能。同时，咪唑啉衍生物也具有缓蚀能力，能在蓄电池使用的酸性环境中保护板栅的铅层。添加剂中的二乙烯三胺，在烧结铅层的过程中，迅速发泡，使烧结的铅层分布有致密细孔，增加铅层的比表面积，有益于提升蓄电池电极活性物质的粘结的牢固度，从而提高电池电
极的使用寿命。可见，与传统方法相比，本专利技术加工工艺精简易控，获得的板栅具有优异电学性能、机械性能和使用寿命，具有广阔的市场应用前景。本专利技术的技术方案如下所述。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂，包括：咪唑啉衍生物和二乙烯三胺。
[0008]作为优选，所述咪唑啉衍生物与所述二乙烯三胺的重量比为1:1
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1:5。
[0009]作为优选，所述咪唑啉衍生物为月桂酸咪唑啉或油酸咪唑啉。
[0010]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种铅蓄电池石墨烯纸板栅，包括石墨烯纸和覆盖在石墨烯纸表面的铅层；
[0011]所述铅层是将铅膏涂覆在石墨烯纸表面，加热烧结而成；
[0012]所述铅膏是将铅粉、锡粉、石墨烯粉和所述的添加剂混合均匀而成。
[0013]作为优选，所述加热烧结为：无氧氛围加热到250
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320℃。
[0014]作为优选，所述无氧氛围为氮气或氩气。
[0015]作为优选，所述铅膏按重量份包括铅粉330
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500份、锡粉60
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220份、石墨烯粉10
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20份和添加剂20
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40份。
[0016]作为优选，所述铅膏是通过球墨混合均匀制备而成。
[0017]按照本专利技术的另一方面，提供了一种所述的铅蓄电池石墨烯纸板栅在铅酸电池领域中的应用。
[0018]本专利技术的有益效果有：
[0019](1)本专利技术将石墨烯纸作为板栅的骨架本体，再在其表面涂覆烧结铅层，实现铅酸电池轻量化同时使板栅具有良好的导电能力，可以获得轻量化的电池板栅。
[0020](2)添加剂提升了金属铅和石墨的结合强度，改善了铅层和石墨烯纸的牢固度，使板栅的电化学性能和机械性能优异，且添加剂具有缓蚀能力，延长板栅的使用寿命。具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]实施例
[0023]激光诱导还原聚酰亚胺纸制备石墨烯纸：
[0024]在空气氛围中，将裁剪好的聚酰亚胺纸均匀铺展开，固定在激光器扫描桌面；将激光器以1.25w的功率、50.8mm/s的扫描速度和500的打印分辨率对聚酰亚胺纸进行单面扫描0.5min；单面扫描完成后，对另外一面继续扫描，进而完成两面激光诱导还原，得到石墨烯纸。
[0025]实施例1
[0026]一种铅蓄电池石墨烯纸板栅的制备，包括以下步骤：
[0027](1)油酸咪唑啉与二乙烯三胺按重量比为1:5混合，得到铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂。
[0028](2)按重量份将铅粉550g、锡粉60g、石墨烯粉15g、步骤(1)制得的铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂30g，混合球磨制得铅膏。
[0029](3)将步骤(2)得到的铅膏涂覆在石墨烯纸表面后，在氮气氛围保护下，加热到320℃，恒温0.5小时后停止加热，自然冷却，获得铅蓄电池石墨烯纸板栅。
[0030]实施例2
[0031]一种铅蓄电池石墨烯纸板栅的制备，包括以下步骤：
[0032](1)油酸咪唑啉与二乙烯三胺按重量比为1:5混合，得到铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂。
[0033](2)按重量份将铅粉330g、锡粉60g、石墨烯粉10g、步骤(1)制得的铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂20g，混合球磨制得铅膏。
[0034](3)将步骤(2)得到的铅膏涂覆在石墨烯纸表面后，在氩气氛围保护下，加热到310℃，恒温0.5小时后停止加热，自然冷却，获得铅蓄电池石墨烯纸板栅。
[0035]实施例3
[0036]一种铅蓄电池石墨烯纸板栅的制备，包括以下步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅蓄电池石墨烯纸板栅添加剂，其特征在于，包括：咪唑啉衍生物和二乙烯三胺。2.根据权利要求1所述添加剂，其特征在于，所述咪唑啉衍生物与所述二乙烯三胺的重量比为1:1
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1:5。3.根据权利要求1或2所述添加剂，其特征在于，所述咪唑啉衍生物为月桂酸咪唑啉或油酸咪唑啉。4.一种铅蓄电池石墨烯纸板栅，其特征在于，包括石墨烯纸和覆盖在石墨烯纸表面的铅层；所述铅层是将铅膏涂覆在石墨烯纸表面，加热烧结而成；所述铅膏是将铅粉、锡粉、石墨烯粉和权利要求1
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3任一项所述的添加剂混合均匀而成。5.根据权利要求4所述的铅蓄电池石墨烯纸板栅，其特征在于，所述加热烧结为：无氧氛围加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政文，黎兆嶟，
申请(专利权)人：广州倬粤动力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：