[發明專利]石墨烯復合電極材料與制備方法、鉛碳電池負極鉛膏與制備方法及鉛碳電池

在審

• 申請號: 201210358476.3
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN103682357A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 周明杰;鐘玲瓏;王要兵;吳鳳
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/06
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種石墨烯復合電極材料，其特征在于，包括氮摻雜石墨烯及吸附于所述氮摻雜石墨烯片層間的硫酸鉛，所述氮摻雜石墨烯與硫酸鉛的質量比為1:10~20。

2.一種石墨烯復合電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備氮摻雜石墨烯；

按1g:53mL~107mL的比例將所述氮摻雜石墨烯浸漬于濃度為0.2g/mL的醋酸鉛溶液中，超聲處理0.5小時~1小時，得到分散液；

按體積比為100mL:5.4mL~8.1mL向所述分散液中加入濃度為1.2g/mL硫酸溶液，攪拌反應0.5小時~1小時；及

過濾、干燥后得到石墨烯復合電極材料，所述石墨烯復合電極材料包括氮摻雜石墨烯及吸附于所述氮摻雜石墨烯片層間的硫酸鉛，所述氮摻雜石墨烯與硫酸鉛的質量比為1:10~20。

3.根據權利要求2所述的石墨烯復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述氮摻雜石墨烯的制備方法為：

將氧化石墨或者石墨烯置于氨氣氛圍中，以5~15℃/min的升溫速度升溫至500℃~700℃，反應0.5~1小時，冷卻后得到氮摻雜石墨烯。

4.根據權利要求2所述的石墨烯復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述氮摻雜石墨烯的制備方法為：

將氧化石墨或石墨烯與尿素、碳酸銨、碳酸氫銨、乙酸銨或三聚氰胺混合得到混合物，將所述混合物在惰性氣體保護的條件下以5~15℃/min的升溫速度升溫至500℃~700℃，反應0.5~1小時，冷卻后得到氮摻雜石墨烯。

5.根據權利要求2所述的石墨烯復合電極材料的制備方法，其特征在于，所述干燥的步驟為將過濾得到的濾渣于60℃~100℃下真空干燥2小時~5小時。

6.一種鉛碳電池負極鉛膏，其特征在于，包括按質量份計的以下組分：

鉛粉100份、硫酸4~100份、粘結劑0.1~8份、硫酸鋇0.1~2份、析氫抑制劑0.01~2份、腐植酸1~4份、紅丹5~15份、水12~21份、短纖維0.1~0.2份及石墨烯復合電極材料1~10份；

其中，所述石墨烯復合電極包括氮摻雜石墨烯及吸附于所述氮摻雜石墨烯片層間的硫酸鉛，所述氮摻雜石墨烯與硫酸鉛的質量比為1∶10~20。

7.根據權利要求6所述的鉛碳電池負極鉛膏，其特征在于，

所述粘結劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉或丁苯橡膠；

所述析氫抑制劑為氧化銦、氧化鉍、硬脂酸、硬脂酸鋇、金屬鉍或金屬釤；

所述短纖維選自尼龍、腈綸或滌綸。

8.根據權利要求6所述的鉛碳電池負極鉛膏，其特征在于，所述鉛碳電池負極鉛膏的視密度為3.5g/mL~4.5g/mL。

9.一種鉛碳電池負極鉛膏的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

按質量份計，將鉛粉100份、硫酸鋇0.1~2份、析氫抑制劑0.01~2份、石墨烯復合電極材料1~10份、腐植酸1~4份、紅丹5~15份、短纖維0.1~0.2份混合得到混合物，攪拌10分鐘~20分鐘；

按質量份計，將水12~21份倒入所述混合物中得到漿料，攪拌10分鐘~20分鐘；

按質量份計，在攪拌下，將硫酸4~100份加入所述漿料中，攪拌10分鐘~20分鐘；及

按質量份計，向所述加了硫酸的漿料中加入粘結劑0.1~8份，攪拌5分鐘~20分鐘，得到鉛碳電池負極鉛膏；

其中，所述石墨烯復合電極包括氮摻雜石墨烯及吸附于所述氮摻雜石墨烯片層間的硫酸鉛，所述氮摻雜石墨烯與硫酸鉛的質量比為1:10~20。

10.一種鉛碳電池，包括電池殼體及收容于所述電池殼體中的正極、負極和電解液，其特征在于，所述負極包括集流體和涂覆于所述集流體上的鉛碳電池負極鉛膏，所述鉛碳電池負極鉛膏包括按質量份計的以下組分：

鉛粉100份、硫酸4~100份、粘結劑0.1~8份、硫酸鋇0.1~2份、析氫抑制劑0.01~2份、腐植酸1~4份、紅丹5~15份、水12~21份、短纖維0.1~0.2份及石墨烯復合電極材料1~10份；其中，所述石墨烯復合電極材料包括氮摻雜石墨烯及吸附于所述氮摻雜石墨烯片層間的硫酸鉛，所述氮摻雜石墨烯與硫酸鉛的質量比為1:10~20。