[发明专利]一种超级铅酸蓄电池用双石墨烯负极板的制备方法

说明书

本发明公开了一种超级铅酸电池用双石墨烯负极板的制备方法。将氧化石墨分散于去离子水，加入还原剂，加热制得氧化石墨烯膏；氧化石墨烯膏与铅粉混合，加热至形成氧化石墨烯水凝胶，冷冻干燥，惰性气体氛围中还原得到石墨烯/铅气凝胶；石墨烯/铅气凝胶与双亲性纳米石墨烯、析氢抑制剂、短纤维、硫酸钡、腐植酸和粘合剂分散在稀硫酸溶液中，强力搅拌得到石墨烯铅膏；石墨烯铅膏涂覆于蓄电池生负极板两侧得到超级铅酸电池负极板，此负极板与铅正极板装配成超级铅酸电池并测试其电池性能。本发明超级铅酸电池用双石墨烯负极板的制备方法，电极具有更大的比表面和更小的内阻，电极活性材料在极板上的粘结可靠性高，提高了大电流充放电性能、比容量和循环使用寿命。

技术领域

本发明属于化学电池领域，涉及一种超级铅酸蓄电池用双石墨烯负极板的制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池具有性能可靠、贮存寿命较长、价格低廉、原料易得等优点，广泛应用于动力用途、电信领域、备用电源、储能电源等。然而，铅酸电池循环寿命短，充电时间长，大电流充放电性能差，这些不足严重制约了它在需要较大功率密度的储能领域应用。

铅酸蓄电池具有较高的比能量，碳基超级电容器具有很高的比功率，将二者结合组成超级铅酸蓄电池可实现相互取长补短(张洁，超级电池的炭基超级电容电极研究，哈尔滨工业大学出版社，2011)。通常，超级铅酸蓄电池是将碳基超级电容器电极嵌入到铅酸电池中而构成的。它的铅酸电池和超级电容器的正极相同，两个电极通过内部的并联就能够结成一体，成为一个统一的正极。而组合后的负极则由一个超级电容电极和一个铅酸电池负极构成，整个负极的充放电电流是由电容器电极的电流和铅酸负极的电流两部分构成。一方面，电容器电极作为一个“缓冲器”可防止铅酸负极高倍率充放电导致失效。另一方面，碳材料的高比表面和高导电性对铅基活性物质的分散作用可有效地抑制硫酸铅晶体的长大和失活，大大提高了铅基活性物质利用率。此外，高比表面碳材料在高功率充放电和脉冲放电时还可提供双电层电容，使大电流对负极的破坏作用得以减轻(王志文，应珺，张家新，超级铅酸电池容量研究，电源技术，2014，38(11)，2075-2077)。近年，开发碳铅超级蓄电池的研究及产品开发受到重视，许多新技术的推出为铅酸电池的发展带来了难得的机会(胡晨，相佳媛，林跃生，刘皓，高飞，杨凯，来小康，炭材料在铅炭超级电池负极中的应用，材料导报A，2015，29(6)，41-47；梅魁主，李维俊，王志文，超级铅酸电池工艺研究，船电技术，2016，36(2)，4-7)。

石墨烯具有独特的电学、磁学和力学性能，成为碳材料家族中最受关注的新成员(Y.Gu，Y.Xu，Y.Wang，Graphene-wrapped CoS nanoparticles for high-capacitylithium-ion storage，ACS Appl.Mater.Interfaces 2013，5，801)。近年，人们将石墨烯用于铅酸电池的改性取得一定成绩(张建华，杨绍坡，王丹，艾宝山，王培荣，石墨烯电动自行车用铅酸蓄电池，中国发明专利，No.201620844372.7；张戌有，陈恒，胡勇，郭强，冯占生，冉顺治，孙保虎，一种掺入石墨烯的铅酸蓄电池铅膏的制备，中国发明专利，No.201510168642.7；胡华，闫智刚，杨海涛，沈维新，一种铅酸蓄电池用新型石墨烯负极活性物质及其制备方法，中国发明专利，201510253410.1；陈恒，张戌有，王天奇，李洪喜，陈彥行，张明岩，一种石墨烯涂剂及该涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法，中国发明专利，201510265561.9)。然后，现有技术仅是将石墨烯粉体直接涂覆于负极板表面或与负极材料简单混合后制备碳铅电极。这些方法不可能实现不同组分的充分接触，