[发明专利]一种石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯包覆铅‑铅氧化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比分别称取氧化石墨烯，共轭氧化还原聚合物和铅‑铅氧化物待用；(2)将铅‑铅氧化物进行球磨；(3)将氧化石墨烯和共轭氧化还原聚合物通过吹风口吹入到球磨铅粉机内正在球磨的铅‑铅氧化物中，于150～180℃温度条件下，超声波搅拌条件下，反应生成石墨烯包覆铅‑铅氧化物复合材料。本发明的石墨烯包覆铅‑铅氧化物复合材料具有可逆氧化还原节点和稳定存储电子，氧化还原效率提高，有效解决早期容量衰减问题；防止石墨烯的团聚，提高其分散性；将共轭聚合物与石墨烯进行复合，避免引入金属氧化物等其他对电池性能影响的杂质。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

铅酸蓄电池自发明至今已有150多年的历史，因其具备安全性高、性能稳定、制造成本较低，且具有很高的循环利用价值的特点，使其广泛应用于国民经济和人们的生活中。但同时铅酸蓄电池也存在循环寿命低、能量密度利用率低、活性物质转化不完全致使容量衰减等一系列问题，成为制约铅蓄电池占有更大市场的重要因素。

通过在铅酸蓄电池负极中加入一定量的特性炭材料，利用炭材料的高导电性和电容特性，提高极板接受瞬间大电流的能力，抑制极板表面硫酸盐化，提高活性物质利用率和充放电接受能力，显著改善了高倍率部分荷电状态的循环寿命。

铅酸电池炭材料的添加方式主要是与铅粉进行机械混合，由于现行工艺搅拌速率下两者的均匀混合将很难实现，且通过机械混合的方式，铅活性物质与炭材料的有效接触界面较少，不能充分发挥炭的高电导和大电容优势，石墨烯固体在与铅负极材料干混的过程中，容易造成石墨烯的团聚，且不易混合匀，从而影响石墨烯优势的发挥。

中国专利文献上公开了“一种掺入石墨烯的铅酸蓄电池铅膏的制备方法”，其公告号为CN104835941A，该发明利用水和稀硫酸作为石墨烯的载体，将石墨烯分别以石墨烯水分散液和石墨烯稀硫酸分散液的方式按比例依次连续加入同向双螺旋杆混合器中反复混合、分流、捏合、混炼，使石墨烯水分散液和石墨烯稀硫酸分散液在氧化铅混合物粉体中得到充分的分布，提高了铅酸蓄电池的充电接收能力和大电流充放电性能，同时阻止了负极硫酸盐盐化现象，延长了铅酸蓄电池的使用寿命。但是该发明仅仅通过对碳材料表面基团进行修饰成亲水性，并没有改变碳材料在铅粉中难以分散开的特性，随着石墨烯的添加量逐渐增加，电池循环过程失水会上升很快，从而导致铅酸蓄电池的干涸失效。

发明内容

本发明为了解决现有技术的铅酸蓄电池在铅粉中直接添加石墨烯材料混合不均匀、利用效率不高的问题，提供了一种具有可逆氧化还原节点和稳定存储电子(电容性)的石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料的制备方法，提高氧化还原效率，避免早期容量衰减。

本发明还提供了一种石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料在制备铅酸蓄电池铅膏中的应用。

为了实现第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照配比分别称取氧化石墨烯，共轭氧化还原聚合物和铅-铅氧化物待用；

(2)将铅-铅氧化物于球磨铅粉机中进行球磨；

(3)将氧化石墨烯和共轭氧化还原聚合物通过吹风口吹入到球磨铅粉机内正在球磨的铅-铅氧化物中，于150～180℃温度条件下，超声波搅拌条件下，反应生成石墨烯包覆铅-铅氧化物复合材料。选取150～180℃温度条件是因为：铅粉在球磨过程中会发生部分氧化，得到铅-铅氧化物，该过程球磨铅粉机内部温度能达到甚至高于150～180℃，不用通过其它措施来将反应温度进行提升，生产工艺条件易于控制，降低对设备的要求，节能降耗。