[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

说明书

本发明涉及一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池，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。其合成工艺，包括以下步骤：备料、制备含有石墨烯复合物的铅粉混合材料、干混、湿混、酸混、极板固化、干燥、化成、组装。本发明采用喷雾干燥法制备了石墨烯/导电聚苯胺/酚醛树脂前驱体颗粒，经与铅粉混合后煅烧，将铅粉包裹在孔中，将石墨烯与铅粉连接在一起，增强了石墨烯复合物与铅粉的铅粉混合材料，石墨烯与铅活性物质的有效接触界面大，再制备成铅膏，有效降低硫酸盐化，有利于提高电池容量，延长电池寿命。

技术领域

本发明涉及铅酸电池制备领域，具体涉及一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池及其合成工艺。

背景技术

铅酸蓄电池经历了一百多年的发展，具有技术城市、安全性能好，成本低、性能稳定和资源再生回收率高等优势，在许多应用发明做出了极大的贡献，随着电动汽车，电动车的发展，对电池的充放电性能和循环寿命有了更大要求的提升，而铅酸电磁功率密度不高，长期循环使用后，特别是在部分荷电状态下高倍放电时，负极易发生不可逆的“硫酸盐化”，导致其循环寿命远低于其潜在的寿命。

石墨烯具有优异的机械性能、较大的比表面积、非比寻常的离子和电子电导速率和良好的化学耐受性，被广泛应用了电极材料的制备中，所以很多研究尝试将石墨烯用于铅酸电池中，将石墨烯与铅活性物质混合，制成负极，但是石墨烯与铅活性物质的有效接触界面小，两者的结合性能差，使用效果不明显，电池容量小。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池及其合成工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池，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。

具体地，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。

具体地，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。

一种石墨烯作为添加剂的高容量铅酸电池的合成工艺，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5～10℃/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