專利名稱：石墨烯作為添加劑的鉛酸電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛酸電池技術(shù)，具體涉及一種用石墨烯作為添加劑的鉛酸電池。
背景技術(shù)：
鉛酸電池已經(jīng)有130年的歷史，具有性能可靠，生產(chǎn)工藝成熟，較鎳氫電池和鋰電池成本低等優(yōu)點(diǎn)。目前的電動(dòng)自行車絕大多數(shù)是采用密封式鉛酸電池。密封式鉛酸電池是將正、負(fù)極板交錯(cuò)疊放排列在電池盒內(nèi)，正、負(fù)極板之間用絕緣隔板進(jìn)行隔離，當(dāng)電解液充入電池盒內(nèi)，電解液與正、負(fù)極板上的鉛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)電池充電時(shí)，變成硫酸鉛的正、負(fù)兩極板上的鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中，分別變成鉛和氧化鉛，使電解液中的硫酸濃度不斷增加，電壓上升，積蓄能量；放電時(shí)，正極板中的氧化鉛和負(fù)極板上的鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)變成硫酸鉛，使電解液中的硫酸濃度不斷降低，電壓下降，使得能量降低，電池對外輸出能量，故電池的循環(huán)充放電是電能和化學(xué)能不斷轉(zhuǎn)換的一個(gè)過程， 最終實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。為提高鉛酸電池的蓄電容量，通常正、負(fù)極板的兩個(gè)表面均制成粗糙并帶網(wǎng)格的表面，使極板在最小的體積內(nèi)儲(chǔ)存較多的鉛。但鉛酸電池經(jīng)多次充放電后，不可避免地使部分鉛粉吸附在正、負(fù)極板之間的絕緣隔板上，使其儲(chǔ)能降低，電池使用壽命短，且鉛酸電池的充放電時(shí)間慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決技術(shù)問題是提供一種能夠進(jìn)行快速充放電、具有高容量、長壽命的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池。石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，包括電池殼體、位于電池殼體內(nèi)的正負(fù)極板柵、位于正負(fù)極板柵之間的隔板及充入殼體內(nèi)的電解液，其特征在于所述的正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述的負(fù)極板柵上涂覆負(fù)極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述正極鉛膏或負(fù)極鉛膏或兩者全部使用石墨烯作為添加劑。所述正負(fù)極鉛膏中石墨烯的含量，按照重量百分比計(jì)算，正極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的0. 02 3%，負(fù)極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的0. 02
2 % 。所述的電解液由硫酸的水溶液構(gòu)成。所述的隔板由超細(xì)玻璃纖維構(gòu)成。所述石墨烯由單層碳原子組成的納米片層構(gòu)成，其厚度在0. 34納米到10納米之間。所述石墨烯由多層碳原子組成的納米片層構(gòu)成，其厚度在0. 34納米到10納米之間。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明在極板中加入石墨烯材料后，由于石墨烯材料優(yōu)異導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能及二維平面結(jié)構(gòu)，在加入量很少時(shí)就可以在正負(fù)極板中建立有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)， 極大提高極板基體中的活性材料尤其是板柵格中活性材料的電子導(dǎo)電性，從而提高了鉛酸電池的充電速度及放電速度；由于板柵格中活性物質(zhì)電子導(dǎo)電率的提高，減小了活性物質(zhì)顆粒之間的接觸電阻及其帶來的電化學(xué)極化，提高了活性物質(zhì)的利用率，所以鉛酸電池的容量有了很大的提高。同時(shí)由于石墨烯自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及其網(wǎng)絡(luò)連接，電池極板的強(qiáng)度得以大幅提高，避免了鉛酸電池在長時(shí)間充放電循環(huán)時(shí)極板活性物質(zhì)的軟化和脫落，所以極大地提高了鉛酸電池的使用壽命。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，包括電池殼體、位于電池殼體內(nèi)的正負(fù)極板柵、位于正負(fù)極板柵之間的隔板及充入殼體內(nèi)的電解液，正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；負(fù)極板柵上涂覆負(fù)極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；正極鉛膏和負(fù)極鉛膏使用石墨烯作為添加劑。正負(fù)極鉛膏中石墨烯的含量，按照重量百分比計(jì)算，正極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的1%，負(fù)極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的0. 8%,電解液由硫酸的水溶液構(gòu)成，隔板由超細(xì)玻璃纖維構(gòu)成；石墨烯由單層碳原子組成的納米片層構(gòu)成，其厚度在0. 6納米。如，12Ah鉛酸蓄電池正負(fù)極板柵在其它工藝條件不變得情況下在鉛膏中加入石墨烯添加劑和不加石墨烯添加劑做成的極板組裝成12V-12Ah蓄電池進(jìn)行對比測試12V_12Ah蓄電池容量測試容量測試以國家標(biāo)準(zhǔn)在鉛蓄電池充足電后，以2小時(shí)率即6. OA恒流放電至電池電壓到10. 5V為止。未加石墨烯添加劑的電池放電時(shí)間132分鐘即放出13. 2Ah電容量；加石墨烯添加劑的電池放電時(shí)間155分鐘即放出15. 5Ah電容量。兩者比較相對電容量提高21%。12V-12Ah蓄電池充放電循環(huán)壽命的測試蓄電池采用限流恒壓充電至14. 8V后以2小時(shí)率即6. OA放電至10. 5V為一個(gè)循環(huán)；未加石墨烯添加劑的蓄電池充放電循環(huán)壽命為276次；加石墨烯添加劑的蓄電池充放電循環(huán)壽命為540次；相對充放電循環(huán)壽命提高96 %。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，包括電池殼體、位于電池殼體內(nèi)的正負(fù)極板柵、位于正負(fù)極板柵之間的隔板及充入殼體內(nèi)的電解液，其特征在于所述的正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述的負(fù)極板柵上涂覆負(fù)極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述正極鉛膏或負(fù)極鉛膏或兩者全部使用石墨烯作為添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，其特征在于所述正負(fù)極鉛膏中石墨烯的含量，按照重量百分比計(jì)算，正極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的 0. 02 3%，負(fù)極鉛膏中添加的石墨烯的質(zhì)量為活性物質(zhì)的0. 02 2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，其特征在于所述的電解液由硫酸的水溶液構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，其特征在于所述的隔板由超細(xì)玻璃纖維構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，其特征在于所述石墨烯由單層碳原子組成的納米片層構(gòu)成，其厚度在0. 34納米到10納米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，其特征在于所述石墨烯由多層碳原子組成的納米片層構(gòu)成，其厚度在0. 34納米到10納米之間。
全文摘要
石墨烯作為添加劑的鉛酸電池，涉及鉛酸電池技術(shù)，包括電池殼體、位于電池殼體內(nèi)的正負(fù)極板柵、位于正負(fù)極板柵之間的隔板及充入殼體內(nèi)的電解液，其特征在于所述的正極板柵上涂覆正極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述的負(fù)極板柵上涂覆負(fù)極鉛膏，通過固化、干燥、化成制得；所述正極鉛膏或負(fù)極鉛膏或兩者全部使用石墨烯作為添加劑。本發(fā)明使用石墨烯材料作為添加劑提供一種能夠進(jìn)行快速充放電、同時(shí)具有高容量、有較長充放電循環(huán)使用壽命的鉛酸電池。
文檔編號(hào)H01M4/62GK102244300SQ20111015013
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者黃建平 申請人:界首市華宇電源有限公司