[發明專利]石墨烯作為添加劑的鉛酸電池

有效

• 申請號: 201110150131.4
• 申請日: 2011-06-03
• 公開（公告）號: CN102244300A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 黃建平
• 申請（專利權）人: 界首市華宇電源有限公司
• 主分類號: H01M10/06
• 分類號: H01M10/06;H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鉛酸電池技術，具體涉及一種用石墨烯作為添加劑的鉛酸電池。

背景技術

鉛酸電池已經有130年的歷史，具有性能可靠，生產工藝成熟，較鎳氫電池和鋰電池成本低等優點。目前的電動自行車絕大多數是采用密封式鉛酸電池。密封式鉛酸電池是將正、負極板交錯疊放排列在電池盒內，正、負極板之間用絕緣隔板進行隔離，當電解液充入電池盒內，電解液與正、負極板上的鉛進行化學反應。當電池充電時，變成硫酸鉛的正、負兩極板上的鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中，分別變成鉛和氧化鉛，使電解液中的硫酸濃度不斷增加，電壓上升，積蓄能量；放電時，正極板中的氧化鉛和負極板上的鉛與電解液中的硫酸發生反應變成硫酸鉛，使電解液中的硫酸濃度不斷降低，電壓下降，使得能量降低，電池對外輸出能量，故電池的循環充放電是電能和化學能不斷轉換的一個過程，最終實現能量的存儲和釋放。為提高鉛酸電池的蓄電容量，通常正、負極板的兩個表面均制成粗糙并帶網格的表面，使極板在最小的體積內儲存較多的鉛。但鉛酸電池經多次充放電后，不可避免地使部分鉛粉吸附在正、負極板之間的絕緣隔板上，使其儲能降低，電池使用壽命短，且鉛酸電池的充放電時間慢。

發明內容

本發明需要解決技術問題是提供一種能夠進行快速充放電、具有高容量、長壽命的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池。

石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，包括電池殼體、位于電池殼體內的正負極板柵、位于正負極板柵之間的隔板及充入殼體內的電解液，其特征在于：所述的正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述的負極板柵上涂覆負極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述正極鉛膏或負極鉛膏或兩者全部使用石墨烯作為添加劑。

所述正負極鉛膏中石墨烯的含量，按照重量百分比計算，正極鉛膏中添加的石墨烯的質量為活性物質的0.02～3％，負極鉛膏中添加的石墨烯的質量為活性物質的0.02～2％。

所述的電解液由硫酸的水溶液構成。

所述的隔板由超細玻璃纖維構成。

所述石墨烯由單層碳原子組成的納米片層構成，其厚度在0.34納米到10納米之間。

所述石墨烯由多層碳原子組成的納米片層構成，其厚度在0.34納米到10納米之間。

本發明的有益效果：本發明在極板中加入石墨烯材料后，由于石墨烯材料優異導電、導熱性能及二維平面結構，在加入量很少時就可以在正負極板中建立有效的導電網絡，極大提高極板基體中的活性材料尤其是板柵格中活性材料的電子導電性，從而提高了鉛酸電池的充電速度及放電速度；由于板柵格中活性物質電子導電率的提高，減小了活性物質顆粒之間的接觸電阻及其帶來的電化學極化，提高了活性物質的利用率，所以鉛酸電池的容量有了很大的提高。同時由于石墨烯自身結構強度及其網絡連接，電池極板的強度得以大幅提高，避免了鉛酸電池在長時間充放電循環時極板活性物質的軟化和脫落，所以極大地提高了鉛酸電池的使用壽命。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。

石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，包括電池殼體、位于電池殼體內的正負極板柵、位于正負極板柵之間的隔板及充入殼體內的電解液，正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；負極板柵上涂覆負極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；正極鉛膏和負極鉛膏使用石墨烯作為添加劑。

正負極鉛膏中石墨烯的含量，按照重量百分比計算，正極鉛膏中添加的石墨烯的質量為活性物質的1％，負極鉛膏中添加的石墨烯的質量為活性物質的0.8％，電解液由硫酸的水溶液構成，隔板由超細玻璃纖維構成；石墨烯由單層碳原子組成的納米片層構成，其厚度在0.6納米。

如，12Ah鉛酸蓄電池正負極板柵在其它工藝條件不變得情況下在鉛膏中加入石墨烯添加劑和不加石墨烯添加劑做成的極板組裝成12V-12Ah蓄電池進行對比測試：

12V-12Ah蓄電池容量測試：

容量測試以國家標準在鉛蓄電池充足電后，以2小時率即6.0A恒流放電至電池電壓到10.5V為止。

未加石墨烯添加劑的電池放電時間132分鐘即放出13.2Ah電容量；

加石墨烯添加劑的電池放電時間155分鐘即放出15.5Ah電容量。

兩者比較相對電容量提高21％。

12V-12Ah蓄電池充放電循環壽命的測試：

蓄電池采用限流恒壓充電至14.8V后以2小時率即6.0A放電至10.5V為一個循環；

未加石墨烯添加劑的蓄電池充放電循環壽命為276次；