CN106312045B - 一种石墨烯-铅板栅合金母粒及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铅酸蓄电池石墨烯‑铅板栅的配方合金及其制作方法,配方合金组成为,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。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。

Description

一种石墨烯-铅板栅合金母粒及其制作方法
技术领域
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。
发明内容
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-铅合金板栅的制备方法,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,保持温度在400℃-800℃,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,所述石墨烯配方合金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,石墨烯粉体的粒径为0.35nm-500nm,配方金属为铝、银、锶、钇、铜、镧、铈、镨、钕当中的一种或多种;
(2)将石墨烯配方合金按照比例配成石墨烯质量为石墨烯-铅合金母粒总质量的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-铅合金母粒;(3)将得到的石墨烯合金母粒加入到板栅合金铅液中,搅拌均匀配成石墨烯含量为0.1-2%的石墨烯铅合金板栅。
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。

Claims (1)

1.一种铅酸电池用石墨烯-铅合金板栅的制备方法,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,保持温度在400℃-800℃,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,所述石墨烯配方合金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,石墨烯粉体的粒径为0.35nm-500nm,配方金属为铝、银、锶、钇、铜、镧、铈、镨、钕当中的一种或多种;
(2)将石墨烯配方合金按照比例配成石墨烯质量为石墨烯-铅合金母粒总质量的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-铅合金母粒;(3)将得到的石墨烯合金母粒加入到板栅合金铅液中,搅拌均匀配成石墨烯含量为0.1-2%的石墨烯铅合金板栅。
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