本发明涉及一种石墨烯-铅板栅合金母粒及其制作方法。
背景技术：
自1859年铅酸蓄电池由普兰特发明后，就以其性能稳定，价格低廉，原料易得，安全性能好等原因被广泛的应用于动力、储能、通讯等行业。在铅酸蓄电池的使用过程中板栅在其中起了至关重要的作用。板栅可作为支架支撑正负极活物，板栅的良好导电性在起着电子传递作用。在板栅生产过程中需要放置一定时间确保其硬化，在使用过程中板栅容易被腐蚀出现断筋现象，影响电池的寿命和性能。石墨烯的加入可以有效的减少板栅硬化时间，提高板栅的抗蠕变性，使板栅中铅结晶更加细小、均匀，更加耐腐蚀。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铅酸蓄电池石墨烯-铅板栅的配方合金，其组成为，质量百分比为5％-80％的石墨烯粉体，质量百分比为20％-95％的配方金属。
进一步地，所述配方金属为铝、银、锶、钇、铜、镧、铈、镨、钕当中的一种或多种。
进一步地，所述配方合金粒径为0.5-2cm的颗粒。
进一步地，所述石墨烯粉体的粒径为0.35nm-500nm，层数为1层-200层。
本发明还提供一种石墨烯-铅板栅合金母粒，其组分包括铅和述配方合金，所述石墨烯粉体质量百分比占所述合金母粒的0.5％-50％。
进一步地，所述合金母粒粒径为0.5-2cm的颗粒。
进一步地，其组分包括铅和所述合金母粒，所述石墨烯质量百分比占所述板栅的0.1％-2％。
本发明还提供一种铅酸电池用石墨烯-铅板栅合金母粒的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)将石墨烯粉体与配方金属混合物置于高温密闭的惰性气体氛围中，保持温度，缓慢震荡，搅拌，混合均匀，冷却，破碎成为粒径为0.5-2cm的石墨烯配方合金。
(2)将石墨烯配方合金按照比例配成石墨烯质量为的总质量的0.5％-50％加入到铅液中，搅拌混合均匀后进行浇注成小铅锭，之后进行破碎，成为粒径为0.5-2cm的高浓度石墨烯合金母粒。
进一步地，所述温度保持在400℃-800℃。
进一步地，所述搅拌时间为3min-2.5h。
本发明由于石墨烯的加入可以有效的减少板栅硬化时间，提高板栅的抗蠕变性，使板栅中铅结晶更加细小、均匀，更加耐腐蚀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种铅酸蓄电池石墨烯-铅板栅的配方合金，其组成为，质量百分比为5％-80％的石墨烯粉体，石墨烯-铅合金中石墨烯粉体的粒径为0.35nm-500nm，层数为1层-200层。质量百分比为20％-95％的配方金属。配方金属为铝、银、锶、钇、铜、镧、铈、镨、钕当中的一种、两种或多种。其中各个金属的质量百分含量可根据需要选择如下：铝的质量百分含量为1-30％，银的质量百分含量为1-20％，铜的质量百分含量为3-10％，钙质量百分含量为0.3％-5％，锶的质量百分含量为1-10％、钇的百分含量为1-25％、铜的质量百分含量为1.5-22％、镧的百分含量为1-25％、铈的质量百分含量为0.1-25％、镨的质量百分含量为1-3％、钕的质量百分含量为1.5-3％。将上述配方合金按比例铅液混合，配成石墨烯含量占总质量的0.5％-50％的混合物，制成石墨烯-铅板栅合金母粒。将得到的石墨烯合金母粒加入到正常的板栅合金铅液中，搅拌均匀配成石墨烯含量为0.1-2％％的石墨烯铅合金板栅。
实施例1
一种铅酸电池用石墨烯-铅板栅合金母粒，其配方金属由以下质量百分比组分组成：1％的银，20％的铝，3％的铜，1％的钙，1％的镧，74％石墨烯粉体，在高温惰性气体气氛中温度为400℃-800℃缓慢震荡，搅拌15min，混合均匀后冷却，破碎成为粒径为2cm的石墨烯配方金属合金。之后按照石墨烯的质量分数为总质量的10％，将配方合金加入到铅液中，搅拌10min，搅拌混合均匀后进行浇注成小铅锭，之后进行破碎为粒径为1cm的石墨烯铅合金母粒。将得到的石墨烯合金母粒加入到正常的板栅合金铅液中，搅拌均匀配成石墨烯含量为0.1％的石墨烯铅合金板栅。
实施例2
一种铅酸电池用石墨烯-铅板栅合金母粒，其配方金属由以下质量百分比组分组成：2％的银，25％的铝，4％的铜，0.5％的钙，1.5％的锶，77％石墨烯，在高温惰性气体气氛中缓慢震荡，搅拌20min，混合均匀后冷却，破碎成为粒径为0.5cm的石墨烯配方金属合金。之后按照石墨烯的质量分数为总质量的30％，将配方合金加入到铅液中，搅拌10min，搅拌混合均匀后进行浇注成小铅锭，之后进行破碎为粒径为2cm的石墨烯铅合金母粒。将得到的石墨烯合金母粒加入到正常的板栅合金铅液中，搅拌均匀配成石墨烯含量为2％的石墨烯铅合金板栅。
上述高温惰性气体氛围中温度为400℃-800℃。
实施例3
一种铅酸电池用石墨烯-铅板栅合金母粒，其配方金属由以下质量百分比组分组成：1.5％的银，18％的铝，1.5％的钙，1.5％的锶，1％钕，76.5石墨烯粉体，在高温惰性气体气氛中缓慢震荡，搅拌20min，混合均匀后冷却，破碎成为粒径为1.5cm的石墨烯配方金属合金。之后按照石墨烯的质量分数为总质量的30％，将配方合金加入到铅液中，搅拌30min，搅拌混合均匀后进行浇注成小铅锭，之后进行破碎为粒径为1.5cm的石墨烯铅合金母粒。将得到的石墨烯合金母粒加入到正常的板栅合金铅液中，搅拌均匀配成石墨烯含量为1.5％的石墨烯铅合金板栅。
利用本发明制备的石墨烯-铅合金板栅，进行扫描电镜测试可发现其结晶颗粒均为粒径500nm左右。石墨烯-铅合金板栅时效时间减少为5天，制备的12V12Ah铅酸蓄电池100％DOD循环时循环寿命可达到600次以上，与常规相比提高了80％以上，对循环结束后的电池进行解剖，其板栅断裂情况明显好于正产板栅。从而说明本发明的石墨烯-铅合金板栅能有效的提高板栅合金的耐腐蚀性能，提高铅酸电池寿命。本发明石墨烯-铅合金母粒的制备过程中无需添加有机添加剂，添加的配方金属为正常板栅中所含有金属，或是对电池性能没有影响的金属，不会对电池造成不利的影响。石墨烯的加入加强了板栅的耐腐蚀性能，减少了板栅硬化时间，提高了电池的使用寿命，另外制备方法简单，仅需加热搅搅拌等过程，且板栅的制备过程中仍使用原有设备，不额外增加成本。