[发明专利]一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池及其合成工艺

权利要求书

1.一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池，其特征在于：包括电池壳体、正极板栅、隔板、负极板栅，所述正极板栅、隔板、负极板栅装在电池壳体内，壳体内充入电解液，所述正极板栅、负极板栅的铅膏中含有石墨烯复合物。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池，其特征在于：所述石墨烯复合物为石墨烯/热解聚苯胺/无定形碳的三维多孔复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池，其特征在于：所述铅膏中含有导电碳纤维0.5～0.8％，所述导电碳纤维采用PAN基导电碳纤维。

4.一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池的合成工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、备料

其中正极铅膏的组分以及其在铅膏中的质量百分比：导电碳纤维0.5～0.8％，石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒1～3％，硫酸3～5％，纯水15～18％，其余为铅粉及不可避免杂质；

负极铅膏的组分以及其在铅膏中的质量百分比：硫酸钡1.5～2.5％，导电碳纤维0.5～0.8％，石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒1～3％，硫酸3～5％，纯水15～18％，其余为铅粉及不可避免杂质；

步骤二、制备含有石墨烯复合物的铅粉混合材料

将石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒加入铅粉中，球磨1-2h，在空气气氛中以5℃/min～10℃/min的升温速率升温至200℃～300℃，并恒温1～2h，进行稳定化处理，在氩气或氮气保护气氛中，700℃～900℃下煅烧2h～3h，然后自然冷却到室温，即得到石墨烯复合物与铅粉的铅粉混合材料，所述石墨烯混合物为石墨烯/热解聚苯胺/无定形碳复合材料的三维多孔复合材料；

步骤二、干混

将正极铅膏中石墨烯复合物与铅粉的混合材料、导电碳纤维、石墨烯复合物进行球磨混合，混合时间为30～60min，得正极铅粉，负极铅膏中石墨烯复合物与铅粉的混合材料、硫酸钡、导电碳纤维、石墨烯复合物进行球磨混合，混合时间为30～60min，得负极铅粉；

步骤三、湿混

将混合好的正极铅粉、负极铅粉加入纯水中，进行搅拌混合，搅拌30～60min，分别得到湿混后的正极铅膏、湿混后的负极铅膏；

步骤四、酸混

在湿混后的正极铅膏、负极铅膏中加入硫酸中，进行酸混，控制加酸时间8～12min，加酸后继续搅拌30～45min，得到酸混后的正极铅膏、负极铅膏；

步骤五、极板固化、干燥

将酸混后的正极铅膏涂抹在正极栅板上，负极铅膏涂抹在负极栅板上，正极板的固化温度为30～40℃，固化20～24h，干燥温度为60～65℃，时间为20～24h；负极板的固化温度为45～50℃，固化20～24h，干燥温度为60～65℃，时间为20～24h；

步骤六、化成、组装。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池的合成工艺，其特征在于：所述石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒的制备方法为：

(1)将5～10g导电聚苯胺加入100～200ml的N-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30～60min，形成导电聚苯胺/N-甲基吡咯烷酮溶液，然后称取10g～20g酚醛树脂，加入100～200ml的乙醇溶液中，超声搅拌30～60min，形成酚醛/乙醇溶液，然后将导电聚苯胺/N-甲基吡咯烷酮溶液和酚醛/乙醇溶液按体积1:1比例混合，60～80℃超声搅拌30～60min，形成导电聚苯胺/酚醛复合溶液；

(2)称取然后加入1～5g的氧化石墨烯粉末，加入200～400ml导电聚苯胺/酚醛复合溶液中，超声搅拌30～60min，60℃～80℃超声搅拌2～5h，形成石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂悬浮液；

(3)取200ml的石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂悬浮液进行喷雾干燥，得到石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池的合成工艺，其特征在于：所述喷雾干燥，设备设置参数为推进速度设为0.5ml/h，喷头到接收器的距离为10cm，在25kV的高压电场下进行静电喷雾。