[发明专利]一种3D石墨烯化碳-镍氢电池及其制备方法

权利要求书

1.一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法，其特征在于，以石墨纸和含碳导电胶为原料，在石墨纸的一面涂覆一层含碳导电胶，烘干固化，形成石墨纸与含碳导电胶层复合的电极材料；石墨纸的另一面分为极耳区、电池反应区以及其余部分作为第三区，将第三区涂覆疏水胶进行封闭固化；将电池反应区进行石墨烯化处理，制成石墨烯化碳正极；以制成的石墨烯化碳电极作为正极，以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极，聚丙烯膜为隔膜，氢氧化钾溶液为电解液,组装成3D石墨烯化碳-镍氢电池；所述将电池反应区进行石墨烯化处理包括先进行微机械处理；再进行电化学膨胀处理或CV扫描处理；所述电化学膨胀处理是将电极电池反应部分的石墨部分作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，通直流电电压为0.1V-30V；电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²；时间1s-3600s，表面石墨脱落，留在导电胶基体上的石墨部分石墨烯化；所述CV扫描处理是将电池反应区作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V；扫描速率为0.1×10^-9-10×10^-8V/S；扫描圈数1-100，表面石墨脱落，留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化。

2.如权利要求1所述的3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法，其特征在于，所述3D石墨烯化碳-镍氢电池为二电极电池或三电极电池；3D石墨烯化碳-镍氢全电池为三电极电池，Hg/HgO电极作为参比电极。

3.如权利要求1所述的3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法，其特征在于，将电池反应区进行石墨烯化处理之后，还包括将电池反应区作为电池正极阳极氧化化成，形成容量，制成石墨烯化碳正极。

4.如权利要求3所述的3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法，其特征在于，所述石墨烯化碳正极包括部分石墨烯、以及被氧化为氧化石墨烯或导电碳氢氧化合物；所述石墨烯化碳正极具有电池或电容的储电容量达0.1mAh/cm²以上；在1M-10M硫酸溶液中相对于标准氢电极的电极电势为0V-3V。

5.如权利要求3所述的3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法，其特征在于，所述阳极氧化化成，为三电极阳极氧化化成或二电极阳极氧化化成；

所述的三电极阳极氧化化成，是将石墨烯化的电池反应区作为电池工作正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，相对于硫酸亚汞电极，通直流电充电，电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，时间1s-3600s，恒流放电电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，放电终止电压0V到-1V，充放电循环1-1000次；

所述的二电极阳极氧化化成，是将石墨烯化的电池反应区作为电池正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极或铅电极，AGM隔膜，通直流电充电，电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，时间1s-3600s，恒流放电电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，放电终止电压0V到-1V，充放电循环1-1000次。

6.一种3D石墨烯化碳-镍氢电池，其特征在于，由权利要求1-5任意一项所述的制备方法制备而得，石墨烯化碳电极作为电池正极，以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极，聚丙烯膜为隔膜，氢氧化钾溶液为电解液；所述3D石墨烯化碳-镍氢电池包括二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池或三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池，所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的参比电极为Hg/HgO电极。

7.如权利要求6所述的3D石墨烯化碳-镍氢电池，其特征在于，所述二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的放电电压平台0V-2V，包含1-5个电压平台；所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池通直流电充电相对于Hg/HgO电极，恒电流1-15mA充电达1-6V，恒电压1-6V充电1-600min，放电终止电压-1V到1V，放电电压平台-0.6V到5V。