[發明專利]石墨烯鉛復合材料及其制備方法和應用以及正極鉛膏、負極鉛膏

在審

• 申請號: 201710912612.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN109585798A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 劉孝偉;楊新新;周明明
• 申請（專利權）人: 超威電源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/14
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉依云

1.一種石墨烯鉛復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括：將石墨烯鉛合金經熔融、鑄球后，或者將所述石墨烯鉛合金切塊后，進行球磨氧化，制得石墨烯鉛復合材料；

其中，所述石墨烯鉛合金包含鉛、石墨烯和可選的金屬助劑，所述金屬助劑選自銻、錫、鉍和鋁中的一種或兩種以上。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其中，所述石墨烯鉛合金中，石墨烯的含量為0.01-3重量％，所述金屬助劑的含量為0-8重量％。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其中，所述石墨烯鉛合金中，銻的含量為0-2重量％，錫的含量為0-2重量％，鉍的含量為0-1重量％，鋁的含量為0-0.5重量％；優選所述金屬助劑的含量不小于0.1重量％。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述石墨烯鉛合金通過以下方法制得：

1)將石墨烯分散在水中，在氧化反應條件下，與氧化劑進行反應，得到氧化石墨烯，用超聲波分散后洗滌，然后任選的加入所述金屬助劑的氧化物，得到氧化反應體系；

2)在還原反應條件下，將所述氧化反應體系與還原劑進行反應，得到還原反應體系，將所述還原反應體系依次進行洗滌、脫水、缺氧烘干；

3)在密閉的容器中，在惰性氣體的保護下，將烘干后所得還原產物加熱到500-1000℃，加熱時間在10分鐘以上，然后冷卻，得到石墨烯合金；

4)將所述石墨烯合金與熔融的鉛液混合，然后冷卻，得到所述石墨烯鉛合金。

5.根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述石墨烯鉛合金通過以下方法制得：

1)將堿金屬鹵化物的熔融鹽與含碳添加劑混合均勻，得到鹽混合物；

2)先將部分鹽混合物放入氧化鋁坩堝鉗底部，然后將鉛或鉛合金置入該部分鹽混合物中，再將剩余的鹽混合物置于所述鉛或鉛合金的頂部，放入垂直加熱爐中加熱到720-770℃，使所述鹽混合物與鉛或鉛合金熔化，并使所述含碳添加劑分解成為碳原子，分散進入到熔化的鉛或鉛合金中，加熱時間為0.5-5小時，得到混合物；所述鉛合金包含鉛和所述金屬助劑；

3)將所述混合物冷卻，洗滌脫除其中的鹽混合物，從而得到所述石墨烯鉛合金。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其中，所述熔融的溫度為330-450℃，所述球磨氧化的溫度在180℃以下；優選所述球磨氧化在空氣條件下進行。

7.根據權利要求1或6所述的制備方法，其中，所述球磨氧化為連續球磨，該方法還包括：通過負壓風機將一定粒徑的石墨烯鉛復合材料從球磨機中吸出并收集。

8.權利要求1-7中任意一項所述制備方法制得的石墨烯鉛復合材料。

9.根據權利要求8所述的石墨烯鉛復合材料，其中，所述石墨烯鉛復合材料包含：石墨烯/PbO 50-95重量％，石墨烯鉛合金5-50重量％，石墨烯/金屬助劑氧化物0-10重量％。

10.一種石墨烯鉛復合材料，其特征在于，該石墨烯鉛復合材料包含石墨烯鉛合金和位于所述石墨烯鉛合金外部的石墨烯/金屬氧化物，其中，所述金屬氧化物包含PbO和可選的金屬助劑氧化物，所述金屬助劑氧化物選自Sb₂O₃、Bi₂O₃、SnO₂和Al₂O₃中的一種或兩種以上。

11.根據權利要求10所述的石墨烯鉛復合材料，其中，所述石墨烯鉛復合材料中，石墨烯/PbO的含量為50-95重量％，石墨烯鉛合金的含量為5-50重量％，石墨烯/金屬助劑氧化物的含量為0-10重量％。

12.權利要求8-11中任意一項所述的石墨烯鉛復合材料在鉛酸蓄電池上的應用。