CN103855404A - 一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。本发明还公开了该铅酸蓄电池板栅的制备方法。本发明采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。

Description

一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法
技术领域
本发明涉及电极材料的制备技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。自1859年法国人普兰特发明铅酸蓄电池以来，铅酸电池已经历了150多年的发展历程，铅酸电池成本低、寿命长、安全性能好，而且废旧电池的回收利用率高达95%以上，因而一直是电池领域应用最为广泛的产品。
铅酸蓄电池板栅是铅酸蓄电池中必不可少的重要组成部分，是铅酸蓄电池正极和负极上电极活性材料的载体，也是铅酸蓄电池的集流材料，是决定铅酸蓄电池性能的关键因素。现有的铅酸蓄电池板栅主要为铅合金板栅，它不仅比表面积小、重量大，更为致命的是，这类铅酸蓄电池板栅机械强度低、易腐蚀与变形等，在电池的充放电过程中，铅酸蓄电池电极板上的活性材料逐渐转变为体积大的硫酸铅颗粒，活性材料体积膨胀导致铅酸蓄电池板栅变形，进而引及铅酸蓄电池电极活性材料软化脱落，最终导致电池失效。因此，改进铅酸蓄电池板栅的制备材质，开发比表面积大、重量轻、机械强度高，耐腐蚀的铅酸蓄电池板栅是提高铅酸蓄电池循环寿命的必然要求。
石墨烯是一种碳原子之间呈六角环形排列的二维片状体，具有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，并且其理论比表面积高达2630m2/g，因而被认为是最理想的铅酸蓄电池电极材料。石墨烯纸是基于石墨烯材料而制成的一种薄如纸张的合成材料，它不仅重量轻，强度和硬度高，而且具有石墨烯比表面积高、耐腐蚀性强的优良特性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有铅合金板栅比表面积小、重量大、栅机械强度低、易腐蚀变形的技术缺陷，提供一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法，该方法采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。
第一方面，本发明提供一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。
优选地，所述边框的材质为铜合金。
优选地，所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
优选地，所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
优选地，所述铅层的厚度为300～1000μm。
优选地，所述聚苯胺层的厚度为1～10μm。
本发明所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。
第二方面，本发明提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；
（2）将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110～130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5～5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；
（3）将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2~1mol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2～3，以1～2V的直流电压电沉积0.5～30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
优选地，步骤（1）所述石墨烯纸采用如下方法制得：将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5～5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
优选地，步骤（1）所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
优选地，步骤（1）所述网格状结构，栅格的形状为六边形。
优选地，步骤（2）所述两极板，阴极和阳极的间距为25～35mm。
其中，步骤（2）中所述氟硼酸铅溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
优选地，步骤（2）所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为：20~60g/L、30~40g/L和0.8~1.2g/L。在氟硼酸盐电解液体系中，氟硼酸的作用是保证铅阳极的正常溶解，同时使氟硼酸铅稳定，增加铅离子极化，使产物镀层平整细致；硼酸在电解液中主要起稳定剂的作用，硼酸浓度较低时，氟硼酸铅水解产生剧毒的氟化氢气体和氟化铅白色沉淀，得到的泡沫铅镀层粗糙。硼酸浓度的增大，会抑制了氟硼酸铅的水解，镀液也逐渐变得澄清镀层平整细密；蛋白胨则作为添加剂加入电解液中，通过增加铅的阴极析出过电位，使铅在阴极结晶颗粒细化致密，如果其含量过低，阴极镀层易出现枝晶和条纹、均匀性差，且结晶粗糙，而当其浓度过高，将会降低电解液的深镀能力。
优选地，步骤（2）所述铅层的厚度为300～1000μm。
其中，步骤（3）中所述苯胺混合溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
优选地，步骤（3）中所述pH值采用硫酸进行调节。
优选地，步骤（3）所述聚苯胺层的厚度为1～10μm。
优选地，步骤（4）所述边框的材质为铜合金。
本发明以石墨烯纸作为栅体，通过栅体表面在沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。制备方法简单易行，无需使用大型的仪器设备，适合工业化生产。
相比于现有技术，本发明所述一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法具有以下有益效果：
（1）以石墨烯纸作为栅体，减轻了铅酸蓄电池板栅的重量，提高了铅酸蓄电池板栅的机械强度和比表面积，提高了铅酸蓄电池板栅的功率密度；
（2）石墨烯表面沉积有铅层和具有高耐腐蚀性能的聚苯胺层，使电解液中的硫酸不会在电压的作用下插入石墨烯片层中引起板栅膨胀变形。
附图说明
图1为本发明制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的左视图；
图2为本发明制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的主视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1和2所示，一种铅酸蓄电池板栅，包括边框1与连接在边框1外围的极耳2，所述边框1内设有石墨烯栅本体3、沉积在石墨烯栅本体3上的铅层4和沉积在铅层4表面的聚苯胺层5，所述石墨烯栅本体3为由石墨烯纸制成的网格状结构。
所述边框的材质为铜合金。
所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
所述铅层的厚度为300～1000μm。
所述聚苯胺层的厚度为1～10μm。
本发明所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。
此外，本发明还提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；
（2）将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110～130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5～5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；
（3）将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2~1mol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2～3，以1～2V的直流电压电沉积0.5～30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
步骤（1）所述石墨烯纸采用如下方法制得：将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5～5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
步骤（1）所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
步骤（1）所述网格状结构，栅格的形状为六边形。
步骤（2）所述两极板，阴极和阳极的间距为25～35mm。
步骤（2）中所述氟硼酸铅溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
步骤（2）所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为：20~60g/L、30~40g/L和0.8~1.2g/L。在氟硼酸盐电解液体系中，氟硼酸的作用是保证铅阳极的正常溶解，同时使氟硼酸铅稳定，增加铅离子极化，使产物镀层平整细致；硼酸在电解液中主要起稳定剂的作用，硼酸浓度较低时，氟硼酸铅水解产生剧毒的氟化氢气体和氟化铅白色沉淀，得到的泡沫铅镀层粗糙。硼酸浓度的增大，会抑制了氟硼酸铅的水解，镀液也逐渐变得澄清镀层平整细密；蛋白胨则作为添加剂加入电解液中，通过增加铅的阴极析出过电位，使铅在阴极结晶颗粒细化致密，如果其含量过低，阴极镀层易出现枝晶和条纹、均匀性差，且结晶粗糙，而当其浓度过高，将会降低电解液的深镀能力。
步骤（2）所述铅层的厚度为300～1000μm。
步骤（3）中所述苯胺混合溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
步骤（3）中所述pH值采用硫酸进行调节。
步骤（3）所述聚苯胺层的厚度为1～10μm。
步骤（4）所述边框的材质为铜合金。
本发明以石墨烯纸作为栅体，通过栅体表面在沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。制备方法简单易行，无需使用大型的仪器设备，适合工业化生产。
实施例一
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取0.5g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散1小时，制得浓度为0.5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40℃干燥1小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为100μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为110g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为20g/L的氟硼酸、浓度为30g/L的硼酸和浓度为0.8g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以20mA/cm2的电流密度电沉积0.5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60℃干燥1小时，得到沉积了300μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（2）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.2mol/L的苯胺混合溶液，用硫酸调节pH值为2，开启两板板电源，以1V的直流电压电沉积5分钟，得到铅层表面带有1μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅。
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为100μm、铅层的厚度为300μm、聚苯胺层的厚度为1μm。
实施例二
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取1g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散1小时，制得浓度为1g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以35℃干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为50μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为25mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为115g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为30g/L的氟硼酸、浓度为32g/L的硼酸和浓度为0.8g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以22mA/cm2的电流密度电沉积1小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50℃干燥1小时，得到沉积了500μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为25mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.3mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为2.2，开启两板板电源，以1.1V的直流电压电沉积10分钟，得到铅层表面带有2μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅。
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为50μm、铅层的厚度为500μm、聚苯胺层的厚度为2μm。
实施例三
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取2g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散1小时，制得浓度为2g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以45℃干燥1小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为80μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为118g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为35g/L的氟硼酸、浓度为34g/L的硼酸和浓度为0.9g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以24mA/cm2的电流密度电沉积2小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50℃干燥1小时，得到沉积了700μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.5mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为2.3，开启两板板电源，以1.3V的直流电压电沉积15分钟，得到铅层表面带有3μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为80μm、铅层的厚度为700μm、聚苯胺层的厚度为3μm。
实施例四
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取3g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散1.5小时，制得浓度为3g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40℃干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为100μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为120g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为40g/L的氟硼酸、浓度为35g/L的硼酸和浓度为1.0g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以25mA/cm2的电流密度电沉积3小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60℃干燥1小时，得到沉积了800μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.6mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为2.5，开启两板板电源，以1.5V的直流电压电沉积20分钟，得到铅层表面带有5μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为100μm、铅层的厚度为800μm、聚苯胺层的厚度为5μm。
实施例五
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取3.5g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散1.5小时，制得浓度为3.5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40℃干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为150μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为125g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为45g/L的氟硼酸、浓度为36g/L的硼酸和浓度为1.1g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以27mA/cm2的电流密度电沉积4小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60℃干燥1小时，得到沉积了1000μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.7mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为2.7，开启两板板电源，以1.7V的直流电压电沉积25分钟，得到铅层表面带有7μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为150μm、铅层的厚度为1000μm、聚苯胺层的厚度为7μm。
实施例六
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取4g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散2小时，制得浓度为4g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40℃干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为200μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为127g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为50g/L的氟硼酸、浓度为37g/L的硼酸和浓度为1.1g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以29mA/cm2的电流密度电沉积5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50℃干燥1小时，得到沉积了600μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.9mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为2.8，开启两板板电源，以1.9V的直流电压电沉积28分钟，得到铅层表面带有8μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为200μm、铅层的厚度为600μm、聚苯胺层的厚度为8μm。
实施例七
一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤：
（1）取5g石墨烯置于1L去离子水中，超声分散2小时，制得浓度为5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40℃干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为10μm的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
（2）将步骤（1）制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm；将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为130g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为60g/L的氟硼酸、浓度为40g/L的硼酸和浓度为1.2g/L的蛋白胨各100mL；接着开启两板板电源，以30mA/cm2的电流密度电沉积5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，55℃干燥1小时，得到沉积了1000μm铅层的石墨烯栅本体。
（3）将步骤（3）制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm；往上述两极板的电解槽中加入浓度为1mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节pH值为3，开启两板板电源，以2V的直流电压电沉积30分钟，得到铅层表面带有10μm聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为10μm、铅层的厚度为1000μm、聚苯胺层的厚度为10μm。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，其特征在于，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。
2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
3.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
4.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述铅层的厚度为300～1000μm。
5.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述聚苯胺层的厚度为1～10μm。
6.一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；
（2）将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110～130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5～5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；
（3）将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2~1mol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2～3，以1～2V的直流电压电沉积0.5～30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；
（4）在步骤（3）制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
7.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述石墨烯纸采用如下方法制得：将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5～5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
8.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述石墨烯纸的厚度为10～200μm。
9.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述两极板，阴极和阳极的间距为25～35mm。
10.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为：20~60g/L、30~40g/L和0.8~1.2g/L。
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