[發明專利]一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液及其制備工藝

在審

• 申請號: 201911198384.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110931890A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 雷宏;霍魁魁;艾波
• 申請（專利權）人: 常州盛烯達新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/08
• 分類號: H01M10/08;C01B32/194
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 楊麗萍

本發明公開了一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液，由石墨烯、聚丙烯酸納、β?萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽、去離子水等原料制得；本發明還公開了一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液的制備工藝。本發明制得的石墨烯分散液濃度高，達到2mg/mL，電導率達到5.2×10⁴S·m^?1；采用β?萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽作為分散劑、聚丙烯酸納作為增稠劑，具有成本低廉，不會影響電池的初期性能和循環壽命等優勢；以氧化還原法制備的石墨烯為原料，省去了石墨烯分散液制備過程中的還原步驟；制備方法簡單，可操作性強，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及鉛酸蓄電池制造領域，尤其是涉及一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液及其制備工藝。

背景技術

能源是經濟發展的驅動力，蓄電池作為能量轉換與存儲的關鍵部件，在新能源產業的發展中占據非常重要的地位，其技術水平已成為新能源產業發展的關鍵之一。近年來，隨著先進鉛酸蓄電池技術的不斷發展，特別是起停系統用AGM、EFB蓄電池的研發應用，使鉛酸蓄電池煥發出更加旺盛的生命力。新型鉛酸蓄電池在材料應用上幾乎都優先考慮了炭材料，使其成為近幾年來業界的研究熱點。

石墨烯(Graphene)是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體。因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，石墨烯也有著全新的電學屬性。石墨烯是世界上導電性最好的材料，電子在其中的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。石墨烯加入鉛酸蓄電池電解液中可以提高電解液的導電性能，抑制負極硫酸鹽化，提高電池大電流充放電部分荷電狀態下的使用性能。由于其使用壽命可達到普通鉛酸蓄電池的3～4倍，因此具有廣闊的發展前景。

化學氧化還原法制備的石墨烯自身的疏水特性導致其水分散液的飽和濃度過低且不穩定，易發生聚集和漂浮在溶液表面。目前，主要是添加表面活性劑來制備石墨烯分散液。表面活性劑水溶液成本低,操作簡便,但是得到的石墨烯分散液濃度較低,目前文獻報道的最高值小于1mg/mL。例如CN104876215A公開了一種石墨烯水分散液及制備方法，以氧化石墨烯為原料，添加纖維素納米晶作分散劑，獲得氧化石墨烯水分散液，再加還原劑還原獲得石墨烯分散液。該方法制備的石墨烯分散液最大濃度為0.53mg/mL，而且在蓄電池用的石墨烯分散液中添加纖維素納米晶一類的表面活性劑，會導致表面活性劑殘留在體系中難以除去，由于電池內部不需要這些表面活性劑，從而會影響電池的初期性能和循環壽命。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種濃度高，且添加的分散劑不會對電池性能產生不良影響的鉛酸蓄電池用石墨烯分散液。

本發明還提供了一種工藝步驟簡單合理的鉛酸蓄電池用石墨烯分散液的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液，由以下重量份的原料制得：石墨烯1～10份，分散劑1～3份，增稠劑0.1～1份，去離子水85～95份。

作為優選，分散劑為β-萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽。

作為優選，β-萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽和石墨烯的質量比為1:(1～5)。

作為優選，增稠劑為聚丙烯酸鈉。

作為優選，聚丙烯酸鈉和石墨烯的質量比為1:(10～20)

作為優選，石墨烯是采用hummers法氧化，再還原制得的石墨烯。

一種鉛酸蓄電池用石墨烯分散液的制備工藝，包括以下步驟：

a)將石墨烯加入到去離子水中，功率200W下超聲分散處理2～4小時，制得石墨烯水溶液；