一种石墨烯涂剂及该涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铅酸蓄电池生产技术领域，涉及一种石墨烯涂剂及该涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着化石能源的消耗，能源危机和环境危机日渐加剧。大力发展风能、太阳能等可再生能源，并逐步取代传统化石能源显得日益重要。然而，可再生能源的波动性和间歇性阻碍了其大规模利用。储能技术的引入有望解决这一问题，从而实现可再生能源的规模应用。各种储能技术中，电化学储能技术应用前景广阔。而铅酸蓄电池走过100余年漫漫长路，历经过几次重大技术改进，从而使得这一古老化学电源源源不断得到生命力，长期以来雄居二次电源的“霸主”地位。现在铅价飚升，铅酸电池性能无多大突破，从而价格与性能将失去优势。当今铅酸蓄电池行业创新性地发展，将超级电容器与现有的蓄电池结合，使超级电容器的大功率特性和蓄电池高能量密度特性得以集中体现，是铅酸蓄电池技术逼近终极的重大革命。
[0003]通常的超级蓄电池以活性炭为主要碳材料涂覆在电池生极板的两侧，然而过多的碳材料的加入，不易使碳膏牢固粘附在极板两侧，在后期化成时，板栅容易膨胀变形以致脱落；过多的碳材料加入也会加剧负极析氢问题，使蓄电池失水严重，免维持性能降低，导致蓄电池失效模式发生改变。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种石墨烯涂剂及该涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法，该石墨烯涂剂均匀地粘附在铅酸蓄电池生极板两侧，其粘结可靠性高、不易脱落，减少了电池的充电时间，提高了电池的比能量、循环寿命、大电流充放电性能和大功率容量，制备方法简单易行。
[0005]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种制作超级铅酸蓄电池负极板的石墨烯涂剂，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比计算，(I)将20-120的石墨烯、1-6的木质素磺酸钠SLS、5-10的析氢抑制剂和1000的水加入搅拌罐内，经高速搅拌均匀成待用混合物；(2)再将10-30的粘合剂和500的水加入另一搅拌罐内搅拌均匀制成粘结剂稀释液；(3)将粘结剂稀释液加入搅拌均匀的混合物中，再加入300-1000的水，高速搅拌均匀后制得石墨烯涂剂。
[0006]上述所述的石墨烯为石墨烯粉末和石墨烯浆料中的一种或两种组合。
[0007]上述所述的析氢抑制剂为氧化铟和硬脂酸钡中的一种或两种组合。
[0008]上述所述的粘合剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP、羧甲基纤维素钠CMC、锂离子用水性导电粘合剂CLA-1和锂离子用水性导电粘合剂LA-133中的一种或多种。
[0009]一种上述所述石墨烯涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法，其包括以下步骤:(1)将所制得的石墨烯涂剂经涂膏机或高压喷雾设备均匀涂覆在蓄电池生负极板两侦牝涂覆的石墨烯涂剂的重量为负极板生片克重的0.25-2.5% ;(2)将涂有石墨烯涂剂的生负极板用涂板纸包裹严实，并对其进行整平、施压，使涂板纸、石墨烯涂剂与负极板生片贴合压实，再经极板裁剪收板装置将极板裁剪码垛，然后将极板在60-100°C的温度下进行干燥2-4小时，即得超级电池负极板。
[0010]石墨烯具有较好的电学特性、力学特性以及形态特性，具有高的本征载流子迀移率[200000CnT2/(VS)]，具有高的理论比表面积(2630 m2/g)和优异的机械强度。本发明的涂剂由石墨烯制成，充分利用石墨烯较高的比表面积，优异的导电性及优异的机械强度来代替活性炭材料，石墨烯的加入减少了电池的充电时间，提高了电池的比能量、循环寿命、大电流充放电性能和大功率容量。该石墨烯涂剂均匀地粘附在铅酸蓄电池极板两侧，其粘结可靠性高、轻摔极板涂层不脱落，在硫酸稀释液中浸泡24小时后，表面无碳材料脱落，酸液不发黑，相对于活性炭材料，石墨烯的用量少，效果好，成本没有增加。本发明的制备方法简单易行，可操作性强，适用于车间大批量生产。
[0011]此发明制作的超级电池负极板，同时具备“电池性”和“电容性”双极性。在蓄电池充放电时起到电荷缓冲器和存储器的作用，消除启动时大电流的尖脉冲放电，提高蓄电池组的整体输出功率，提高活性物质的利用率，提高比能量和能量密度，制成的超级蓄电池具有高性能、长寿命的特点。
[0012]将干燥后的超级电池负极板称重配组后，与常规生产的正极板一起制作成电池，以相对密度为1.0?1.4的硫酸胶体作为电解液，按0.1?0.2C倍率在1.0?2.35V电压范围内恒压限流充放电，比能量可以达到150?180wh/kg，循环寿命可以达到200000次以上。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的说明。
[0014]实施例1，一种制作超级铅酸蓄电池负极板的石墨烯涂剂，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比计算，(I)将120的石墨烯粉末、6的木质素磺酸钠SLS、10的氧化铟和1000的水加入搅拌罐内，经高速搅拌均匀成待用混合物；(2)再将20的聚乙烯吡咯烷酮PVP、10的锂离子用水性导电粘合剂CLA-1和500的水加入另一搅拌罐内搅拌均匀制成粘结剂稀释液；(3)将粘结剂稀释液加入搅拌均匀的混合物中，再加入300份的水，高速搅拌均匀后制得石墨烯涂剂。
[0015]一种上述所述石墨烯涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法，其包括以下步骤:(1)将所制得的石墨烯涂剂经涂膏机均匀涂覆在生负极板两侧，涂覆的石墨烯涂剂的重量为铅负极板生片克重的0.25% ;(2)将涂有石墨烯涂剂的铅负极板用涂板纸包裹严实，并对其进行整平、施压，使涂板纸、石墨烯涂剂与铅负极板生片贴合压实，再经极板裁剪收板装置将极板裁剪码垛，然后将极板在80°C的温度下进行干燥2小时，即得超级电池负极板。
[0016]将干燥后的超级电池负极板称重配组后，与常规生产的正极板一起制作成电池，以相对密度为1.2的硫酸胶体作为电解液，按0.1C倍率在2V电压范围内恒压限流充放电，比能量可以达到180wh/kg。
[0017]实施例2，一种制作超级铅酸蓄电池负极板的石墨烯涂剂，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比计算，(I)将20的石墨烯粉末、I的木质素磺酸钠SLS、2的氧化铟、3的硬脂酸钡和1000的水加入搅拌罐内，经高速搅拌均匀成待用混合物；(2)再将8的羧甲基纤维素钠CMC、2的锂离子用水性导电粘合剂LA-133和500的水加入另一搅拌罐内搅拌均匀制成粘结剂稀释液；(3)将粘结剂稀释液加入搅拌均匀的混合物中，再加入850的水，高速搅拌均匀后制得石墨烯涂剂。
[0018]一种上述所述石墨烯涂剂制作超级铅酸蓄电池负极板的制备方法，其包括以下步骤:(1)将所制得的石墨烯涂剂经高压喷雾设备均匀涂覆在生负极板两侧，涂覆的石墨烯涂剂的重量为铅负极板生片克重的2.5% ;(2)将涂有石墨烯涂剂的铅负极板用涂板纸包裹严实，并对其进行整平、施压，使涂板纸、石墨烯涂剂与铅负极板生片贴合压实，再经极板裁剪收板装置将极板裁剪码垛，然后将极板在60°C的温度下进行干燥4小时，即得超级电池负极板。
[0019]将干燥后的超级电池负极板称重配组后，与常规生产的正极板一起制作成电池，以相对密度为1.4的硫酸胶体作为电解液，按0.2C倍率在2V电压范围内恒压限流充放电，比能量可以达到150wh/kg。
[0020]实施例3，一种制作超级铅酸蓄电池负极板的石墨烯涂剂，其是由以下方法制成的:以下成分全部按重量比计算，(I)将60的石墨烯浆料、3的木质素磺酸钠SLS、4的氧化铟、3的硬脂酸钡和1000的水加入搅拌罐内，经高速搅拌均匀成待用混合物；(2)再将12的聚乙烯吡咯烷酮PVP、8的锂离子用水性导电粘合剂LA-133和500的水加入另一搅拌罐内搅拌均匀制成粘结剂稀释液；(3)将粘结剂稀释液加入搅拌均匀的混合物中，再加入1000的水，高速搅拌均匀后制得石墨烯涂剂。
[0021]一种上述所述石墨烯涂剂制作超级铅酸蓄电池负极