[发明专利]石墨烯复合电极材料与制备方法、铅碳电池负极铅膏与制备方法及铅碳电池

权利要求书

1.一种石墨烯复合电极材料，其特征在于，包括氮掺杂石墨烯及吸附于所述氮掺杂石墨烯片层间的硫酸铅，所述氮掺杂石墨烯与硫酸铅的质量比为1:10~20。

2.一种石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

制备氮掺杂石墨烯；

按1g:53mL~107mL的比例将所述氮掺杂石墨烯浸渍于浓度为0.2g/mL的醋酸铅溶液中，超声处理0.5小时~1小时，得到分散液；

按体积比为100mL:5.4mL~8.1mL向所述分散液中加入浓度为1.2g/mL硫酸溶液，搅拌反应0.5小时~1小时；及

过滤、干燥后得到石墨烯复合电极材料，所述石墨烯复合电极材料包括氮掺杂石墨烯及吸附于所述氮掺杂石墨烯片层间的硫酸铅，所述氮掺杂石墨烯与硫酸铅的质量比为1:10~20。

3.根据权利要求2所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯的制备方法为：

将氧化石墨或者石墨烯置于氨气氛围中，以5~15℃/min的升温速度升温至500℃~700℃，反应0.5~1小时，冷却后得到氮掺杂石墨烯。

4.根据权利要求2所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂石墨烯的制备方法为：

将氧化石墨或石墨烯与尿素、碳酸铵、碳酸氢铵、乙酸铵或三聚氰胺混合得到混合物，将所述混合物在惰性气体保护的条件下以5~15℃/min的升温速度升温至500℃~700℃，反应0.5~1小时，冷却后得到氮掺杂石墨烯。

5.根据权利要求2所述的石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的步骤为将过滤得到的滤渣于60℃~100℃下真空干燥2小时~5小时。

6.一种铅碳电池负极铅膏，其特征在于，包括按质量份计的以下组分：

铅粉100份、硫酸4~100份、粘结剂0.1~8份、硫酸钡0.1~2份、析氢抑制剂0.01~2份、腐植酸1~4份、红丹5~15份、水12~21份、短纤维0.1~0.2份及石墨烯复合电极材料1~10份；

其中，所述石墨烯复合电极包括氮掺杂石墨烯及吸附于所述氮掺杂石墨烯片层间的硫酸铅，所述氮掺杂石墨烯与硫酸铅的质量比为1∶10~20。

7.根据权利要求6所述的铅碳电池负极铅膏，其特征在于，

所述粘结剂为聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶；

所述析氢抑制剂为氧化铟、氧化铋、硬脂酸、硬脂酸钡、金属铋或金属钐；

所述短纤维选自尼龙、腈纶或涤纶。

8.根据权利要求6所述的铅碳电池负极铅膏，其特征在于，所述铅碳电池负极铅膏的视密度为3.5g/mL~4.5g/mL。

9.一种铅碳电池负极铅膏的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按质量份计，将铅粉100份、硫酸钡0.1~2份、析氢抑制剂0.01~2份、石墨烯复合电极材料1~10份、腐植酸1~4份、红丹5~15份、短纤维0.1~0.2份混合得到混合物，搅拌10分钟~20分钟；

按质量份计，将水12~21份倒入所述混合物中得到浆料，搅拌10分钟~20分钟；

按质量份计，在搅拌下，将硫酸4~100份加入所述浆料中，搅拌10分钟~20分钟；及

按质量份计，向所述加了硫酸的浆料中加入粘结剂0.1~8份，搅拌5分钟~20分钟，得到铅碳电池负极铅膏；

其中，所述石墨烯复合电极包括氮掺杂石墨烯及吸附于所述氮掺杂石墨烯片层间的硫酸铅，所述氮掺杂石墨烯与硫酸铅的质量比为1:10~20。

10.一种铅碳电池，包括电池壳体及收容于所述电池壳体中的正极、负极和电解液，其特征在于，所述负极包括集流体和涂覆于所述集流体上的铅碳电池负极铅膏，所述铅碳电池负极铅膏包括按质量份计的以下组分：

铅粉100份、硫酸4~100份、粘结剂0.1~8份、硫酸钡0.1~2份、析氢抑制剂0.01~2份、腐植酸1~4份、红丹5~15份、水12~21份、短纤维0.1~0.2份及石墨烯复合电极材料1~10份；其中，所述石墨烯复合电极材料包括氮掺杂石墨烯及吸附于所述氮掺杂石墨烯片层间的硫酸铅，所述氮掺杂石墨烯与硫酸铅的质量比为1:10~20。