[發(fā)明專利]一種鉛酸蓄電池石墨烯電解液及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610020214.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN105680102B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳秋菊;楊新新;周明明;戴貴平;吳亮;柯娃;石沫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 超威電源有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/08
• 分類號(hào): H01M10/08
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明公開了一種鉛酸蓄電池石墨烯電解液，包括以下組分：石墨烯水溶液、硫酸鹽、硫酸亞錫、硅溶膠、羧甲基纖維素鈉，余量為硫酸溶液。本發(fā)明采用一種石墨烯水溶液作為電解液添加劑，能夠增強(qiáng)電解液的流動(dòng)活性，增加電解液與活性物質(zhì)的反應(yīng)能力，增加電極表面的活化能，減少鉛表面的硫酸鉛膜對(duì)電子傳導(dǎo)的阻礙，增加氧循環(huán)效率，減少大顆粒的硫酸鹽化，延長深循環(huán)的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉛酸蓄電池領(lǐng)域，具體涉及一種鉛酸蓄電池石墨烯電解液及其制備方法。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池具有使用性能可靠、貯存壽命較長、價(jià)格低廉和原料易得等優(yōu)點(diǎn)，一直被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，尤其是動(dòng)力用途、電信領(lǐng)域、備用電源、儲(chǔ)能電源等。鉛酸蓄電池的五大組成部分為正極、負(fù)極、隔板、電解液和電池外殼，其中電解液是影響電池性能的主要因素之一。普通的電解液內(nèi)阻大， 固酸能力差、 使用壽命短，所以選擇、使用合適的電解液添加劑，可以在很大程度上改進(jìn)電池性能。

電解液作為電池的重要組成部分，在鉛酸蓄電池的正、負(fù)極之間起著輸送金屬離子的作用，號(hào)稱鉛酸蓄電池的“血液”。它對(duì)電池的比容量、工作溫度范圍、循環(huán)效率和安全性能等至關(guān)重要的作用；選擇合適的電解液是獲得高能量密度、長循環(huán)壽命和安全性良好的鉛酸蓄電池的關(guān)鍵，因此在開發(fā)出滿足鉛酸蓄電池需求的電解液非常重要；目前鉛酸蓄電池存在高溫下容量損失迅速，循環(huán)性能差，不能滿足動(dòng)力電池經(jīng)常處于高溫（大于45℃）條件下工作的需要；為滿足上述需求，開發(fā)滿足鉛酸蓄電池在高溫條件下工作的電解液，電解液的開發(fā)傾向于優(yōu)化溶劑的組成及加入合適的添加劑，從而提高電解液的高壓下、耐氧化、耐高溫性能，提高鉛酸蓄電池在高壓下的循環(huán)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于為了解決現(xiàn)有鉛酸蓄電池的電解液內(nèi)阻大，固酸能力差、使用壽命短的缺陷而提供一種改善電池性能，提高電池循環(huán)使用壽命的鉛酸蓄電池石墨烯電解液。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是為了提供該鉛酸蓄電池石墨烯電解液的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鉛酸蓄電池石墨烯電解液，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：0.2-5%石墨烯水溶液，0.9-5.7%硫酸鹽，5-30%硅溶膠，0.5-6%羧甲基纖維素鈉，余量為硫酸溶液。在本技術(shù)方案中，石墨烯能夠在電解液中分散均勻，其高比表面積的特性具有毛細(xì)滲透能力，保證電解液在電池充放電過程中保持一定液位，流動(dòng)活性增強(qiáng)。石墨烯附著于電極表面，降低界面阻抗，提升離子擴(kuò)散能力，減少鉛表面的硫酸鉛膜對(duì)電子傳導(dǎo)的阻礙，增加氧循環(huán)效率，抑制負(fù)極硫酸鹽化，有利于延長深循環(huán)的使用壽命。

作為優(yōu)選，所述石墨烯水溶液的石墨烯含量為0.5×10^-3 -10×10^-3 g/ml。

作為優(yōu)選，所述硫酸鹽為硫酸亞錫與硫酸鋁、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鉻、硫酸鈷、硫酸鎳、硫酸鋇、硫酸鋅、硫酸鉀、硫酸鈉中的一種或多種的混合物。

作為優(yōu)選，所述硅溶膠中的SiO₂的質(zhì)量百分含量為10-23%。

作為優(yōu)選，石墨烯在配置成石墨烯水溶液前進(jìn)行改性包括以下步驟：

1）將石墨烯顆粒、質(zhì)量濃度15-20%的二丁基萘磺酸鈉溶液及酸溶液按照1g：45-55mL：18-23mL的料液比混合，控制溫度95-120℃下攪拌混合10-25min，過濾，分別用水和無水乙醇洗滌，180-220℃下真空干燥15-25min得初級(jí)改性石墨烯顆粒；

2）將初級(jí)改性石墨烯物顆粒與化學(xué)剪切液按照1g：45-65mL的料液比混合，加熱至180-220℃，水熱反應(yīng)2-3h，冷卻，水洗，得次級(jí)改性石墨烯顆粒；