一種石墨烯涂劑及該涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉛酸蓄電池生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種石墨烯涂劑及該涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的消耗，能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)日漸加劇。大力發(fā)展風(fēng)能、太陽能等可再生能源，并逐步取代傳統(tǒng)化石能源顯得日益重要。然而，可再生能源的波動(dòng)性和間歇性阻礙了其大規(guī)模利用。儲(chǔ)能技術(shù)的引入有望解決這一問題，從而實(shí)現(xiàn)可再生能源的規(guī)模應(yīng)用。各種儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。而鉛酸蓄電池走過100余年漫漫長(zhǎng)路，歷經(jīng)過幾次重大技術(shù)改進(jìn)，從而使得這一古老化學(xué)電源源源不斷得到生命力，長(zhǎng)期以來雄居二次電源的“霸主”地位?，F(xiàn)在鉛價(jià)飚升，鉛酸電池性能無多大突破，從而價(jià)格與性能將失去優(yōu)勢(shì)。當(dāng)今鉛酸蓄電池行業(yè)創(chuàng)新性地發(fā)展，將超級(jí)電容器與現(xiàn)有的蓄電池結(jié)合，使超級(jí)電容器的大功率特性和蓄電池高能量密度特性得以集中體現(xiàn)，是鉛酸蓄電池技術(shù)逼近終極的重大革命。
[0003]通常的超級(jí)蓄電池以活性炭為主要碳材料涂覆在電池生極板的兩側(cè)，然而過多的碳材料的加入，不易使碳膏牢固粘附在極板兩側(cè)，在后期化成時(shí)，板柵容易膨脹變形以致脫落；過多的碳材料加入也會(huì)加劇負(fù)極析氫問題，使蓄電池失水嚴(yán)重，免維持性能降低，導(dǎo)致蓄電池失效模式發(fā)生改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種石墨烯涂劑及該涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法，該石墨烯涂劑均勻地粘附在鉛酸蓄電池生極板兩側(cè)，其粘結(jié)可靠性高、不易脫落，減少了電池的充電時(shí)間，提高了電池的比能量、循環(huán)壽命、大電流充放電性能和大功率容量，制備方法簡(jiǎn)單易行。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的石墨烯涂劑，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比計(jì)算，(I)將20-120的石墨烯、1-6的木質(zhì)素磺酸鈉SLS、5-10的析氫抑制劑和1000的水加入攪拌罐內(nèi)，經(jīng)高速攪拌均勻成待用混合物；(2)再將10-30的粘合劑和500的水加入另一攪拌罐內(nèi)攪拌均勻制成粘結(jié)劑稀釋液；(3)將粘結(jié)劑稀釋液加入攪拌均勻的混合物中，再加入300-1000的水，高速攪拌均勻后制得石墨烯涂劑。
[0006]上述所述的石墨烯為石墨烯粉末和石墨烯漿料中的一種或兩種組合。
[0007]上述所述的析氫抑制劑為氧化銦和硬脂酸鋇中的一種或兩種組合。
[0008]上述所述的粘合劑為聚乙烯吡咯烷酮PVP、羧甲基纖維素鈉CMC、鋰離子用水性導(dǎo)電粘合劑CLA-1和鋰離子用水性導(dǎo)電粘合劑LA-133中的一種或多種。
[0009]一種上述所述石墨烯涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法，其包括以下步驟:(1)將所制得的石墨烯涂劑經(jīng)涂膏機(jī)或高壓噴霧設(shè)備均勻涂覆在蓄電池生負(fù)極板兩偵牝涂覆的石墨烯涂劑的重量為負(fù)極板生片克重的0.25-2.5% ;(2)將涂有石墨烯涂劑的生負(fù)極板用涂板紙包裹嚴(yán)實(shí)，并對(duì)其進(jìn)行整平、施壓，使涂板紙、石墨烯涂劑與負(fù)極板生片貼合壓實(shí)，再經(jīng)極板裁剪收板裝置將極板裁剪碼垛，然后將極板在60-100°C的溫度下進(jìn)行干燥2-4小時(shí)，即得超級(jí)電池負(fù)極板。
[0010]石墨烯具有較好的電學(xué)特性、力學(xué)特性以及形態(tài)特性，具有高的本征載流子迀移率[200000CnT2/(VS)]，具有高的理論比表面積(2630 m2/g)和優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的涂劑由石墨烯制成，充分利用石墨烯較高的比表面積，優(yōu)異的導(dǎo)電性及優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度來代替活性炭材料，石墨烯的加入減少了電池的充電時(shí)間，提高了電池的比能量、循環(huán)壽命、大電流充放電性能和大功率容量。該石墨烯涂劑均勻地粘附在鉛酸蓄電池極板兩側(cè)，其粘結(jié)可靠性高、輕摔極板涂層不脫落，在硫酸稀釋液中浸泡24小時(shí)后，表面無碳材料脫落，酸液不發(fā)黑，相對(duì)于活性炭材料，石墨烯的用量少，效果好，成本沒有增加。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)，適用于車間大批量生產(chǎn)。
[0011]此發(fā)明制作的超級(jí)電池負(fù)極板，同時(shí)具備“電池性”和“電容性”雙極性。在蓄電池充放電時(shí)起到電荷緩沖器和存儲(chǔ)器的作用，消除啟動(dòng)時(shí)大電流的尖脈沖放電，提高蓄電池組的整體輸出功率，提高活性物質(zhì)的利用率，提高比能量和能量密度，制成的超級(jí)蓄電池具有高性能、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。
[0012]將干燥后的超級(jí)電池負(fù)極板稱重配組后，與常規(guī)生產(chǎn)的正極板一起制作成電池，以相對(duì)密度為1.0?1.4的硫酸膠體作為電解液，按0.1?0.2C倍率在1.0?2.35V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，比能量可以達(dá)到150?180wh/kg，循環(huán)壽命可以達(dá)到200000次以上。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0014]實(shí)施例1，一種制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的石墨烯涂劑，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比計(jì)算，(I)將120的石墨烯粉末、6的木質(zhì)素磺酸鈉SLS、10的氧化銦和1000的水加入攪拌罐內(nèi)，經(jīng)高速攪拌均勻成待用混合物；(2)再將20的聚乙烯吡咯烷酮PVP、10的鋰離子用水性導(dǎo)電粘合劑CLA-1和500的水加入另一攪拌罐內(nèi)攪拌均勻制成粘結(jié)劑稀釋液；(3)將粘結(jié)劑稀釋液加入攪拌均勻的混合物中，再加入300份的水，高速攪拌均勻后制得石墨烯涂劑。
[0015]一種上述所述石墨烯涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法，其包括以下步驟:(1)將所制得的石墨烯涂劑經(jīng)涂膏機(jī)均勻涂覆在生負(fù)極板兩側(cè)，涂覆的石墨烯涂劑的重量為鉛負(fù)極板生片克重的0.25% ;(2)將涂有石墨烯涂劑的鉛負(fù)極板用涂板紙包裹嚴(yán)實(shí)，并對(duì)其進(jìn)行整平、施壓，使涂板紙、石墨烯涂劑與鉛負(fù)極板生片貼合壓實(shí)，再經(jīng)極板裁剪收板裝置將極板裁剪碼垛，然后將極板在80°C的溫度下進(jìn)行干燥2小時(shí)，即得超級(jí)電池負(fù)極板。
[0016]將干燥后的超級(jí)電池負(fù)極板稱重配組后，與常規(guī)生產(chǎn)的正極板一起制作成電池，以相對(duì)密度為1.2的硫酸膠體作為電解液，按0.1C倍率在2V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，比能量可以達(dá)到180wh/kg。
[0017]實(shí)施例2，一種制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的石墨烯涂劑，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比計(jì)算，(I)將20的石墨烯粉末、I的木質(zhì)素磺酸鈉SLS、2的氧化銦、3的硬脂酸鋇和1000的水加入攪拌罐內(nèi)，經(jīng)高速攪拌均勻成待用混合物；(2)再將8的羧甲基纖維素鈉CMC、2的鋰離子用水性導(dǎo)電粘合劑LA-133和500的水加入另一攪拌罐內(nèi)攪拌均勻制成粘結(jié)劑稀釋液；(3)將粘結(jié)劑稀釋液加入攪拌均勻的混合物中，再加入850的水，高速攪拌均勻后制得石墨烯涂劑。
[0018]一種上述所述石墨烯涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的制備方法，其包括以下步驟:(1)將所制得的石墨烯涂劑經(jīng)高壓噴霧設(shè)備均勻涂覆在生負(fù)極板兩側(cè)，涂覆的石墨烯涂劑的重量為鉛負(fù)極板生片克重的2.5% ;(2)將涂有石墨烯涂劑的鉛負(fù)極板用涂板紙包裹嚴(yán)實(shí)，并對(duì)其進(jìn)行整平、施壓，使涂板紙、石墨烯涂劑與鉛負(fù)極板生片貼合壓實(shí)，再經(jīng)極板裁剪收板裝置將極板裁剪碼垛，然后將極板在60°C的溫度下進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得超級(jí)電池負(fù)極板。
[0019]將干燥后的超級(jí)電池負(fù)極板稱重配組后，與常規(guī)生產(chǎn)的正極板一起制作成電池，以相對(duì)密度為1.4的硫酸膠體作為電解液，按0.2C倍率在2V電壓范圍內(nèi)恒壓限流充放電，比能量可以達(dá)到150wh/kg。
[0020]實(shí)施例3，一種制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極板的石墨烯涂劑，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比計(jì)算，(I)將60的石墨烯漿料、3的木質(zhì)素磺酸鈉SLS、4的氧化銦、3的硬脂酸鋇和1000的水加入攪拌罐內(nèi)，經(jīng)高速攪拌均勻成待用混合物；(2)再將12的聚乙烯吡咯烷酮PVP、8的鋰離子用水性導(dǎo)電粘合劑LA-133和500的水加入另一攪拌罐內(nèi)攪拌均勻制成粘結(jié)劑稀釋液；(3)將粘結(jié)劑稀釋液加入攪拌均勻的混合物中，再加入1000的水，高速攪拌均勻后制得石墨烯涂劑。
[0021]一種上述所述石墨烯涂劑制作超級(jí)鉛酸蓄電池負(fù)極