本發(fā)明屬于鉛酸電池電化學儲能
技術領域：
，涉及膨脹石墨改性鉛碳電池負極技術的制備，具體是一種膨脹石墨復合鉛膏的制備方法。
背景技術：
：天然鱗片石墨具有良好的耐高溫、導電、導熱、潤滑、可塑及耐酸堿等性能，其是一種層狀結構的天然導電劑，資源豐富且價格便宜。天然鱗片石墨經(jīng)過化學或者電化學處理得到膨脹石墨，呈現(xiàn)蠕蟲狀或蓬松的棉絮狀。除具有石墨的優(yōu)良導電、耐腐蝕性能外，還增加了自身比表面積。作為超級電容器活性材料，其電化學活性堪比于活性炭。膨脹石墨改性的鉛酸電池，具有鉛酸電池安全性能好、制備工藝簡單(相比鋰電池)和超級電容器的充放電快、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點，能提高電池的整體使用性能。膨脹石墨制備工藝簡單、方法成熟、成本低廉，作為碳材料添加劑，增加到鉛酸電池的負極膏料中，使鉛酸電池在高倍率部分荷電(HRPSoc)狀態(tài)下，有效緩解了負極板硫酸鹽化，提高了電池的整體使用壽命，為超級鉛碳電池的制備方法提供了新可能。其于此，本發(fā)明公開了一種超級鉛碳電池負極的制備方法。技術實現(xiàn)要素：針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供了一種工藝簡單、易操作的超級鉛碳電池負極的制備方法。本發(fā)明采取以下技術方案來實現(xiàn)：一種鉛碳電池負極的制備方法，利用酸插層，常溫靜止膨脹方法，制備比表面積大的膨脹化石墨，再利用膨脹石墨烯為添加劑制備鉛碳負極板，具體步驟如下：(1)膨脹石墨的制備H2SO4和(NH4)2S2O8混合，待(NH4)2S2O8溶解后，加入石墨粉，攪拌，滴加H2O2，靜置，得到膨脹石墨，水洗至中性，待用。優(yōu)選的，500mL燒杯中加入H2SO4，機械攪拌下加入(NH4)2S2O8，待(NH4)2S2O8溶解后，加入石墨粉，機械攪拌一段時間，緩慢滴加H2O2，常溫下靜置一段時間后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)鉛膏的制備鉛碳負極膏料采用干法攪拌方式混料。將步驟(1)中的膨脹石墨與硫酸鹽、挪威木質素、短纖維、腐殖酸按照一定質量比進行機械混磨；混磨后加入鉛粉中進行機械攪拌混料；在攪拌狀態(tài)、一定溫度條件下，將硫酸鈉溶液與硫酸加入混合粉料中，得到浸潤物，去離子水調(diào)節(jié)鉛膏密度，備用。(3)鉛碳電池負極的制備將步驟(2)的鉛膏涂覆到負極板柵中，采用中溫中濕固化工藝進行固化，制得負極板。優(yōu)選的，步驟(1)中，H2SO4和(NH4)2S2O8的質量比為0-2:0-10，石墨粉(C粉)的質量為0-3g、H2O2的體積為0-5mL。優(yōu)選的，步驟(1)中，石墨粉的粒徑大小為32目、50目、80目、100目、200目、325目、500目中的一種或者多種，靜止膨脹時間為0–24h。優(yōu)選的，步驟(2)中，膨脹石墨與硫酸鹽、挪威木質素、短纖維、腐殖酸、硫酸鈉溶液、硫酸與鉛粉的質量比為0-5:0-3:0-0.5:0-1:0-0.5：0-1：8-10：79-90。膨脹石墨制備工藝簡單、方法成熟、成本低廉，作為碳材料添加劑，增加到鉛酸電池的負極膏料中，使鉛酸電池在高倍率部分荷電(HRPSoc)狀態(tài)下，有效緩解負極板硫酸鹽化，能提高電池的整體使用壽命，為超級鉛碳電池的制備方法提供了新可能。優(yōu)選的，步驟(2)中，混磨采用砂磨或球磨中的一種或者多種過程。機械混料時間0-4h。優(yōu)選的，步驟(2)中，攪拌方式采用干法攪拌混料，攪拌速度0-35rpm/min，攪拌時間0-120min，溫度為20-40℃；去離子水調(diào)節(jié)膏料密度為4.00-4.50g/mL。針入度0-20mm。優(yōu)選的，步驟(3)中，鉛膏涂覆到板柵上采用中溫中濕固化工藝進行固化，溫度為50-70℃，濕度(RH％)為95-98，固化時間為12-48h。本發(fā)明有益效果是：(1)本發(fā)明中，石墨粉在酸條件下靜置膨脹，增大片層的間距，體積變大，增加單位質量片層的比表面積，增加鉛粉與碳材料的接觸面。(2)本發(fā)明利用研磨，增大了膨脹石墨與各種混合粉料的細度，增加了粉料的浸潤、分散性；機械攪拌工藝，將多層的膨脹石墨、鉛粉與各種粉料充分混合。(3)本發(fā)明制備流程不同于普通鉛電池負極板制備工藝，其工藝操作簡單、成熟穩(wěn)定，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。(4)本發(fā)明中，膨脹石墨的較大比表面積，增加了超級電容器的特性發(fā)揮。(5)本發(fā)明采用膨脹石墨改性的復合鉛膏，具有鉛酸電池和超級電容器的優(yōu)點，制作的鉛碳電池特別適用于儲能、動力電池領域。附圖說明圖1是本發(fā)明工藝流程圖。圖2是鉛膏涂覆到負極板柵的結構圖。具體實施方式為了進一步闡述本發(fā)明所具有的優(yōu)點、技術創(chuàng)新手段、創(chuàng)作新穎特性、實現(xiàn)目的與效果易于掌握，下面列舉相關實施例，進一步描述本
發(fā)明內(nèi)容的先進性。實施例1(1)膨脹石墨的制備500mL燒杯中加入40mLH2SO4和6g(NH4)2S2O8，機械攪拌至(NH4)2S2O8溶解，待(NH4)2S2O8溶解后，加入1.5g石墨粉(32目)，機械攪拌30min，緩慢滴加5mLH2O2，常溫下靜置8h后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)鉛膏的制備將步驟(1)中的膨脹石墨與硫酸鹽、挪威木質素、短纖維、腐殖酸按照質量比：3:1:0.5:0.5:0.5，進行機械混磨1h后；加入鉛粉(80wt％)中進行機械攪拌混料；在攪拌狀態(tài)、25℃條件下，將硫酸鈉溶液(1wt％)與硫酸(13.5wt％)加入鉛粉混合料中，得到浸潤物，去離子水調(diào)節(jié)鉛膏密度至4.25/mL。備用。(3)鉛碳電池負極的制備將步驟(2)中的鉛膏涂覆到負極板柵中，溫度60℃，濕度(RH％)為98，固化48h，制備負極板。實施例2(1)膨脹石墨的制備500mL燒杯中加入40mLH2SO4和6g(NH4)2S2O8，機械攪拌至(NH4)2S2O8溶解，待(NH4)2S2O8溶解后，加入1.5g石墨粉(50目)，機械攪拌30min，緩慢滴加5mLH2O2，常溫下靜置8h后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)同實施例1；(3)同實施例1。實施例3(1)膨脹石墨的制備500mL燒杯中加入40mLH2SO4和6g(NH4)2S2O8，機械攪拌至(NH4)2S2O8溶解，待(NH4)2S2O8溶解后，加入1.5g石墨粉(100目)，機械攪拌30min，緩慢滴加5mLH2O2，常溫下靜置8h后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)同實施例1；(3)同實施例1。實施例4(1)膨脹石墨的制備500mL燒杯中加入40mLH2SO4和6g(NH4)2S2O8，機械攪拌至(NH4)2S2O8溶解，待(NH4)2S2O8溶解后，加入1.5g石墨粉(200目)，機械攪拌30min，緩慢滴加5mLH2O2，常溫下靜置8h后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)同實施例1；(3)同實施例1。實施例5(1)膨脹石墨的制備500mL燒杯中加入40mLH2SO4和6g(NH4)2S2O8，機械攪拌至(NH4)2S2O8溶解，待(NH4)2S2O8溶解后，加入1.5g石墨粉(325目)，機械攪拌30min，緩慢滴加5mLH2O2，常溫下靜置8h后，得到膨脹的石墨烯聚集體(膨脹石墨)，水洗至中性，待用。(2)同實施例1；(3)同實施例1。實施例1-5中利用不同目數(shù)石墨，所制備膨脹石墨的體積膨脹率不同。同時，不同的H2SO4、(NH4)2S2O8和H2O2的添加量不同得到的膨脹石墨的體積膨脹率不同。其不同目數(shù)膨脹體積如表-1所示。膨脹石墨電性能較好，電導率可達到100S/cm以上，比表面積大。表-1不同目數(shù)的石墨膨脹效果序號實例1實例2實例3實例4實例5膨脹體積480mL440mL400mL380mL350mL實施例1-5中所制備的負極板與鉛酸正極板，1.28g/mL的硫酸溶液(電解液)，組裝鉛碳電池。進行電化學性能測試。相比于普通的鉛酸電池，明顯提高電池的充電接受能力，HRPSoc循環(huán)使用壽命。本
發(fā)明內(nèi)容中闡述和顯示了基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的工程技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。同時，本發(fā)明注重通過膨脹石墨改性的負極鉛膏，具有鉛酸電池和超級電容器的優(yōu)點，制作的鉛碳電池應用于儲能、動力電池領域。任何在本發(fā)明基礎上應用的均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3