[发明专利]铅碳电池用氧化石墨烯/活性碳纤维材料的复合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料的复合方法，具体地讲，本发明涉及一种氧化石墨烯/活性碳纤维材料的复合方法，特别是一种铅碳电池用氧化石墨烯与活性碳纤维材料的复合方法，本发明属于铅酸蓄电池制造技术领域的一项技术。

背景技术

当今时代，全世界多数国家大力推进高能效、低排放、节能效果好的新能源汽车发展。发展新能源汽车的前提条件是要有合适的车载电源，在现有技术条件下，传统的铅碳蓄电池属于优选车载电源之一。尽管如此，铅酸蓄电池与其它新型的电池相比，在部分性能方面仍然存在不足。例如，高功率密度、使用寿命和温度适应性等方面与实际需求有一定的差距。目前，本行业普遍针对这些不足开展相关技术研究，力争寻求技术突破，从行业信息中可知，当前的研究成果主要集中在电极材料上，具体做法就是将活性碳、活性碳纤维、氧化石墨烯或碳纳米管等高比表面碳材料掺入到活性物质之中，由此改善活性物质的导电性能，降低内阻。铅膏中添加了这些碳素材料还能改善活性物质充放电产物的微观结构，从而提高电池的相关性能。本行业制作铅膏通常采用搅拌法作组分混合，即按配比将碳素材料、活性物质投入到溶剂中进行机械性搅拌混合，制成的铅膏涂覆到铅质板栅上，经固化、干燥、化成得到极板。这种传统的制备方法工艺成熟，实施容易，能够达到均质效果。可是，现有技术只适合常规组分的制备，不适合本发明制备，其原因是组分中添加的氧化石墨烯表面能巨大，自然条件下易聚团，甚至重新回到石墨状态。现有机械搅拌方法不能均匀散开氧化石墨烯，因此不能充分发挥氧化石墨烯比表面能大的作用，在组分中达不到显著改善电极板性能的预期，制成的铅碳电池不能满足车载电源的配套要求。

发明内容

本发明主要针对现有技术不适合氧化石墨烯与活性碳纤维复合的问题，提出一种工艺先进、实施便捷、混合均匀、综合性能好的铅碳电池用氧化石墨烯/活性碳纤维材料的复合方法。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

铅碳电池用氧化石墨烯/活性碳纤维材料的复合方法，其改进之处在于按下列步骤进行：

1.1配料

按既定组分量取碎生物质纤维、氧化石墨烯和NaOH；

1.2投料

在25～40℃环境温度下，将量取的碎生物质纤维加入到由氧化石墨烯和NaOH组成的混合溶液中；

1.3混合

利用超声波对混合溶液及碎生物质纤维作均质混合，混合时长10～20min，然后在100～300r/min速度下摇匀3～24h；

1.4干燥处理

取出已作均质处理的混合料，滤掉多余的水后送入50～90℃真空干燥箱中，干燥6～12h，得到表面均匀负载氧化石墨烯的生物质纤维；

1.5热处理

将表面均匀负载氧化石墨烯的生物质纤维送入炉温为700～900℃炉中，在氮气保护下热处理2～4h，随炉冷却后得到氧化石墨烯/活性碳纤维复合材料。

作为进一步改进方案，所述碎生物质纤维为剪碎的棕榈丝或剑麻纤维，剪碎长度为5.0～30mm。

作为进一步改进方案，所述氧化石墨烯的质量百分数为0.1～2.0%，NaOH溶液质量百分数为了2.0～8.0%。

作为进一步改进方案，所述热处理的炉温优选760～850℃。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、复合方法简便，实施容易，最重要的是复合过程中无废气、废水或粉尘排放；

2、利用超声波击碎聚团的氧化石墨烯,使得氧化石墨烯均匀地、稳定地接枝到生物质纤维表面，从而改善碳纤维的电导率，应用该材料可显著减缓电池的容量衰减速度，大幅提高电池的循环寿命。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

1.1配料

按既定组分量取碎生物质纤维、氧化石墨烯和NaOH，本实施例中取用的碎生物质纤维为棕榈丝，其剪碎长度5.0～20mm，氧化石墨烯的质量百分数为0.1%，NaOH溶液质量百分数为2.0%。

1.2投料

在室温25～30℃时，将量取的碎生物质纤维加入到由氧化石墨烯和NaOH组成的混合溶液中；

1.3混合

利用超声波对混合溶液及碎生物质纤维作均质混合，混合20min，然后在100r/min速度下摇匀24h；

1.4干燥处理

取出已作均质处理的混合料，滤掉多余的水后送入55℃±5℃真空干燥箱中，干燥12h，得到表面均匀负载氧化石墨烯的生物质纤维；

1.5热处理