一種鉛石墨烯復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉛石墨烯復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池由于原材料來源豐富，價格低廉，性能優(yōu)良，是目前工業(yè)、通訊、交通、電力系統(tǒng)最為廣泛使用的二次電池。
[0003]鉛酸蓄電池的優(yōu)點是:(I)價格低廉。原材料容易得到而且價格便宜，技術(shù)成熟，生產(chǎn)方便，產(chǎn)品一致性好，這是鉛酸蓄電池得到廣泛使用的主要原因之一；(2)比功率高，鉛酸蓄電池電勢高，大電流放電性能優(yōu)良；(3)浮充壽命長，其25°C下浮充狀態(tài)使用可達20年；(5)再生率高。鉛酸蓄電池回收再生率遠遠高于其他二次電池，是MH-Ni電池和鋰離子電池的5倍。但目前所使用的鉛酸蓄電池也存在不是缺點:(I)比能量低。理論值為150W.h/kg，但實際上，比能量只有10-50 W-h/kg ；⑵循環(huán)壽命較短。鉛鈣合金板柵和活性物質(zhì)界面生成硫酸鈣高電阻層，容易引起電池容量早期衰減。同時負極硫酸鹽化、水損耗及超細玻璃纖維棉(AGM)隔板彈性疲勞等也影響了電池的循環(huán)壽命；(3)自放電，過充電時有大量的氣體產(chǎn)生。鉛酸蓄電池的自放電比其他電池嚴重很多。鉛酸蓄電池的這些缺點影響了其應(yīng)用范圍的推廣。
[0004]目前鉛酸蓄電池使用的板柵材料主要為鉛鈣合金，鉛鈣合金柵板制成的蓄電池沒有酸氣泄露，有良好的密封性，析氣量更小，自放電更低，能使可能析出的氣體得到抑制，但該種合金柵板最大缺點是在板柵和活性物質(zhì)界面生成硫酸鈣高電阻層，容易引起電池容量早期衰減。
[0005]由于炭材料性質(zhì)與鉛金屬相差巨大，又不能形成合金或固溶體，傳統(tǒng)的鉛熔化后加入碳材料的方法，碳材料很難均勻的分散到鉛合金中。本發(fā)明采用粉末冶金方法在使鉛與石墨烯材料充分混合，使該復(fù)合材料同時兼具碳材料的高功率特性和鉛活性物質(zhì)的高容量特性，將該鉛石墨烯復(fù)合材料直接用作鉛酸蓄電池的板柵材料，可顯著提高電池的充電接受能力和HRPSoC循環(huán)壽命。因此，開發(fā)一種鉛石墨烯復(fù)合材料的制備方法是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種鉛石墨烯符合材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，是以質(zhì)量配比為3:900~1100的石墨烯納米片和鉛粉末為原料制備得到，具體包括以下步驟:
A、將石墨烯納米片分散到重量體積比1:500~1500的無水乙醇，超聲震蕩得到黑色石墨稀溶液；
B、將配方配比的鉛粉末加入到A步驟制備得到的石墨烯溶液中，封裝于球磨罐中球磨20~28h得到漿料a ；
C、將漿料a干燥處理得到干燥粉末； D、將干燥粉末經(jīng)冷等靜壓、燒結(jié)得到目標物鉛石墨烯復(fù)合材料。
[0008]本發(fā)明不僅解決了由于碳材料和鉛金屬由于密度、化學(xué)性能差別較大而不能制備成均勻復(fù)合材料的問題，同時實現(xiàn)鉛顆粒和石墨烯的良好結(jié)合，大大增加鉛與石墨烯的接觸界面，是使鉛石墨烯符合材料進行稀釋重熔成為可能。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明鉛粉與石墨烯經(jīng)研磨干燥后的混合粉示意圖；
圖2為本發(fā)明壓實燒結(jié)后的鉛基石墨烯復(fù)合材料示意圖；
圖3為本發(fā)明熔于電解鉛后的鉛基石墨烯復(fù)合材料示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0011]本發(fā)明所述的鉛石墨烯復(fù)合材料的制備方法，是以質(zhì)量配比為3:900~1100的石墨烯納米片和鉛粉末為原料制備得到，具體包括以下步驟:
A、將石墨烯納米片分散到重量體積比1:500~1500的無水乙醇，超聲震蕩得到黑色石墨稀溶液；
B、將配方配比的鉛粉末加入到A步驟制備得到的石墨烯溶液中，封裝于球磨罐中球磨20~28h得到漿料a ；
C、將漿料a干燥處理得到干燥粉末；
D、將干燥粉末經(jīng)冷等靜壓、燒結(jié)得到目標物鉛石墨烯復(fù)合材料。
[0012]A步驟中所述的超聲振蕩的頻率為25~40k Hz，震蕩時間為0.5-1.5h。
[0013]B步驟中所述的球磨是按球料比5:1的比例球磨20 ~ 28ho
[0014]C步驟中所述的干燥處理是將漿料a先水浴干燥，然后轉(zhuǎn)移至真空烘干箱中進行干燥。
[0015]D步驟中所述的冷等靜壓壓力為10~400MPa。
[0016]D步驟中所述的燒結(jié)為真空燒結(jié)，燒結(jié)溫度為180~310°C。
[0017]所述的鉛石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備得到的鉛石墨烯復(fù)合材料。
[0018]所述的鉛石墨烯復(fù)合材料在作為添加劑制備不同石墨烯含量的鉛石墨烯符合材料中的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明提供了一種尚效的鉛石墨稀復(fù)合材料的制備方法，提尚材料利用率是石墨烯能均勻的分散到鉛基體中。將石墨烯納米片分散到無水乙醇中，超聲振蕩得到黑色石墨烯溶液，將符合要求的鉛金屬粉末加入到石墨烯溶液，將含石墨烯納米片的鉛基復(fù)合材料和無水乙醇封裝在球磨罐中球磨混合，球磨后的漿料進行徹底干燥處理，最后將干燥粉末壓實并燒結(jié)，與一定比例的電解鉛互溶可得到石墨烯含量更低的鉛基石墨烯復(fù)合材料。該種方法不僅解決了由于碳材料和鉛金屬由于密度、化學(xué)性能差別較大而不能制備成均勻復(fù)合材料的問題，同時實現(xiàn)鉛顆粒和石墨烯的良好結(jié)合，大大增加鉛與石墨烯的接觸界面，使鉛基石墨烯復(fù)合材料進行稀釋重熔成為可能。
[0020]本發(fā)明鉛石墨烯復(fù)合材料的方法基于以下方法實現(xiàn):將石墨烯納米片分散到無水乙醇中，用超聲振蕩得到黑色石墨烯溶液；將鉛合金粉末加入石墨烯溶液配置成石墨烯納米片的鉛基復(fù)合材料和無水乙醇中，封裝在球磨罐中球磨。將球磨后的漿料倒入盛裝容器，移入水浴鍋中，在機械攪拌下干燥處理至漿料呈半干狀態(tài)后，轉(zhuǎn)移到真空烘干箱中進行徹底干燥處理；后將上述干燥粉末裝入橡膠包套中，抽真空至一定真空度后，用冷等靜壓壓實，壓實后的棒狀鉛基石墨烯復(fù)合材料置入燒結(jié)爐內(nèi)燒結(jié)。燒結(jié)后的復(fù)合材料視其石墨烯含量可作為配置鉛石墨烯復(fù)合材料的添加劑或經(jīng)相應(yīng)的時效后直接使用。
[0021]本發(fā)明的有益效果是，大大簡化來了電沉積法的工藝步驟，提高的產(chǎn)量，相對單純的粉末混合法又解決了由于密度差別大不能均勻分散和結(jié)合不緊密的缺陷，實現(xiàn)鉛顆粒和石墨烯的良好結(jié)合，大大增加鉛與碳的接觸界面，使鉛石墨烯復(fù)合材料進行稀釋重熔也成為可能。
[0022]實施例1
(I)將3 g石墨烯納米片分散到2.7 L無水乙醇中，超聲振蕩I h得到黑色石墨烯溶液；
(2 )將I k g鉛粉末分別加入到2.7 L石墨烯溶液，制備含0.3%石墨烯納米片的鉛基復(fù)合材料和3 L無水乙醇中，封裝在球磨罐中球磨20 h ；
(3 )將球磨后的漿料倒入燒杯，移入80