[發(fā)明專利]制備碳-石墨烯-鉛復合顆粒的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880064006.1
• 申請日: 2018-10-02
• 公開（公告）號: CN111183116B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳忠偉;毛志宇
• 申請（專利權(quán)）人: CWZE電力有限公司
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C01G21/00;C01B32/182;C01B32/184;H01M4/22;H01M10/06
• 代理公司: 北京柏杉松知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 劉晶晶;劉繼富

本文提供了一種制備碳?石墨烯?鉛復合顆粒的方法，該方法包括以下步驟：在水溶液中形成鉛顆粒、石墨烯顆粒和纖維素的分散體，噴霧干燥該分散體以使鉛顆粒、石墨烯顆粒和纖維素聚集，從而形成纖維素?石墨烯?鉛復合顆粒，加熱纖維素?石墨烯?鉛復合顆粒，以使纖維素碳化以形成碳?石墨烯?鉛復合顆粒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備碳-石墨烯-鉛復合顆粒的方法，該顆粒特別適合用作鉛酸蓄電池中的負極活性材料。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池由于其低自放電、免維護操作和低成本、成熟的生產(chǎn)技術(shù)，100多年來對于能源儲存而言一直是重要的。由于汽車、摩托車、備用電源和智能電網(wǎng)行業(yè)的顯著增長，預計未來幾十年鉛酸蓄電池將繼續(xù)主導市場。

然而，眾所周知，硫酸鹽化阻礙了傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的持續(xù)性能。硫酸鹽化是在正常放電和自放電過程中，硫酸鉛在鉛酸蓄電池的正極和負極極片上的積聚。硫酸鉛晶體在放電過程中附著在極片上，并在充電過程中再次溶解。盡管兩個極片都發(fā)生硫酸鹽化，但正極極片支持高充電速率，而負極極片則不支持。

因此，正在開發(fā)新的鉛酸體系以通過向負極極片中添加碳來解決該問題。這將電池變成準非對稱超級電容器，并改善了充電和放電性能。將碳添加到負極極片的鉛酸蓄電池通常稱為鉛碳電池。

已經(jīng)進行了許多嘗試來改善所謂的鉛碳電池的性能，其中一些在以下專利中進行了討論：

CN專利第102244300B號公開了使用直接添加的石墨烯作為添加劑來改善充放電性能。

CN專利申請第102881866A號公開了一種包含鉛和石墨烯復合材料的鉛-碳電池負極極片，以改善鉛粉和石墨烯材料的混合均勻性。

CN專利第102201575B號公開了一種用于改善鉛酸電池的循環(huán)壽命的硫酸鉛-石墨烯復合電極材料。

美國專利申請第US20140329142A1號公開了一種受電器，其用應用于鉛碳的帶孔包遮蔽。

如上所述，一些鉛碳電池制造商已經(jīng)采取了向負極極片上添加少量石墨烯的步驟。但是，難以獲得鉛粉和石墨烯材料的均勻混合物，這會限制混合物的有效性。需要一種制造在鉛碳電池中的負極活性材料的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本文提供一種制備碳-石墨烯-鉛復合顆粒的方法，包括以下步驟：

1)將鉛顆粒、石墨烯和纖維素材料分散在水溶液中；

2)噴霧干燥分散體以使鉛顆粒、石墨烯顆粒和纖維素聚集，從而形成纖維素-石墨烯-鉛復合顆粒；和

3)將纖維素-石墨烯-鉛復合顆粒碳化以形成碳-石墨烯-鉛復合顆粒。

附圖說明

圖1描繪了碳-石墨烯-鉛復合顆粒結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2描繪了根據(jù)本文方法制備的碳-石墨烯-鉛復合顆粒的電子顯微照片。

圖3描繪了顯示所制備的作為鉛酸蓄電池活性材料的碳-石墨烯-鉛復合顆粒的倍率性能(rate capability)的圖。

圖4描繪了顯示在1C的放電率下所制備的碳-石墨烯-鉛復合顆粒的循環(huán)壽命的圖。

具體實施方式

本文提供一種制備碳-石墨烯-鉛復合顆粒的方法，包括以下步驟：

1)將鉛顆粒、石墨烯顆粒和纖維素分散在水溶液中；

2)噴霧干燥分散體，導致鉛顆粒與石墨烯顆粒和纖維素聚集以形成纖維素-石墨烯-鉛復合顆粒；和

3)在大氣壓下的惰性氣體條件下于高溫下使纖維素-石墨烯-鉛復合顆粒碳化以形成碳-石墨烯-鉛復合顆粒。