CN113972406B - 石墨烯铅蓄电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石墨烯铅蓄电池，包括一端敞口的绝缘外壳，所述绝缘外壳上位于敞口端通过连接结构安装有壳盖，绝缘外壳的内壁位于其中心处安装有石墨烯内芯，所述石墨烯内芯的两侧设有安装于绝缘外壳内部的绝缘导热薄膜，所述绝缘导热薄膜的外侧设有延伸至石墨烯内芯处的连接桥，所述绝缘外壳与其中一张绝缘导热薄膜之间形成了正极膏容纳腔，绝缘外壳与另一张绝缘导热薄膜之间形成了负极膏容纳腔；本发明的壳盖和绝缘外壳通过连接结构进行连接，便于安装和拆卸，在绝缘外壳的内部设置石墨烯内芯，其与负极膏容纳腔内部的负极膏、正极膏容纳腔内部的正极膏以及连接桥配合，可实现快速充电、放电，电容量大，延长电池的续航能力，电池性能好。

Description

石墨烯铅蓄电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池技术领域，尤其涉及一种石墨烯铅蓄电池及其制造方法。

背景技术

石墨烯铅蓄电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发的一种新能源电池，装有电解液的分离器将两块电极板分离，当电池充电和放电时，锂离子就会在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动。而电池的性能取决于组件所使用的材料，而这些材料之间需要相互协调，目前的石墨烯铅蓄电池其电容量小，性能差，续航短，且外壳拆卸麻烦。为此，我们提出种石墨烯铅蓄电池及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种石墨烯铅蓄电池及其制造方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

石墨烯铅蓄电池，包括一端敞口的绝缘外壳，所述绝缘外壳上位于敞口端通过连接结构安装有壳盖，绝缘外壳的内壁位于其中心处安装有石墨烯内芯，所述石墨烯内芯的两侧设有安装于绝缘外壳内部的绝缘导热薄膜，所述绝缘导热薄膜的外侧设有延伸至石墨烯内芯处的连接桥，所述绝缘外壳与其中一张绝缘导热薄膜之间形成了正极膏容纳腔，绝缘外壳与另一张绝缘导热薄膜之间形成了负极膏容纳腔，绝缘外壳上靠近其敞口端处安装有电极安装板，所述电极安装板上靠近其一侧处安装有延伸至负极膏容纳腔内部的负极组件，电极安装板上靠近其另一侧处安装有延伸至正极膏容纳腔内部的正极组件。

进一步的，所述连接结构包括安装于绝缘外壳两侧的上挂耳和下挂耳，所述上挂耳和下挂耳通过连接杆与壳盖两侧的连接耳连接，所述连接杆上位于连接耳的上方设有螺纹区，所述螺纹区上螺接有限位螺母。

进一步的，所述电极安装板的内侧位于其中心处固定安装有连接板，所述连接板的外侧设有安装于电极安装板内侧上的密封条。

进一步的，所述负极组件包括安装于电极安装板上的且延伸至壳盖外部的负极连接头，所述负极连接头的底部固定设有延伸至负极膏容纳腔内部的负极棒。

进一步的，所述正极组件包括安装于电极安装板上的且延伸至壳盖外部的正极连接头，所述正极连接头的底部固定设有延伸至正极膏容纳腔内部的正极棒。

进一步的，所述外壳的表面开设有若干均匀分布的散热凹槽。

进一步的，所述负极膏容纳腔内部的负极膏按重量份数计包括石墨烯复合导电浆料7-9份、铅粉90-100份、硫酸铋10-15份、表面活性剂1-3份、去离子水10-13份。

进一步的，所述石墨烯复合导电浆料按重量份数计包括石墨烯粉末2-3份、竹炭纤维4-8份、去离子水10-12份。

进一步的，所述正极膏容纳腔内部的正极膏按重量份数计包括石墨烯1-2份、活性炭粉末4-9份、铅粉60-80份、硫酸盐溶液20-25份。

本发明还提供了一种石墨烯铅蓄电池的制造方法，包括如下步骤：

1)将带有连接桥的石墨烯内芯安装于绝缘外壳内，在石墨烯内芯的两侧安装绝缘导热薄膜；

2)按负极膏的配方将石墨烯粉末、竹炭纤维、去离子水依次加入搅拌器内，以转速500-600r/min低速搅拌，得到石墨烯复合导电浆料；

3)将铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水依次加入搅拌器内，以转速1500-1600r/min高速搅拌，温度保持在60-70℃，使石墨烯复合导电浆料与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水混合均匀，得到负极膏；

4)按正极膏的配方将石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液依次加入搅拌器内，以转速1500-1600r/min高速搅拌，温度保持在80-90℃，使石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液混合均匀，得到正极膏；

5)将步骤3)和步骤4)中得到的负极膏和正极膏分别加入负极膏容纳腔和正极膏容纳腔内，正极组件和负极组件安装于电极安装板上后电极安装板安装于绝缘外壳上；

6)通过连接结构将壳盖安装于绝缘外壳上完成封装，得到石墨烯铅蓄电池。

本发明的壳盖和绝缘外壳通过连接结构进行连接，便于安装和拆卸，在绝缘外壳的内部设置石墨烯内芯，其与负极膏容纳腔内部的负极膏、正极膏容纳腔内部的正极膏以及连接桥配合，可实现快速充电、放电，电容量大，延长电池的续航能力，电池性能好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的电极安装板、正极组件和负极组件的结构示意图；

图3是本发明的内部结构示意图；

图4是本发明图3的正视图。

图中标号说明：1-下挂耳、2-连接杆、3-上挂耳、4-连接耳、5-螺纹区、6-正极连接头、7-负极连接头、8-限位螺母、9-壳盖、10-绝缘外壳、11-散热凹槽、12-电极安装板、13-连接板、14-正极棒、15-负极棒、16-密封条、17-绝缘导热薄膜、18-石墨烯内芯、19-连接桥、20-负极膏容纳腔、21-正极膏容纳腔。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例1

如图1至4所示，本实施例提供一种石墨烯铅蓄电池，包括一端敞口的绝缘外壳10，绝缘外壳10上位于敞口端通过连接结构安装有壳盖9，绝缘外壳10的内壁位于其中心处安装有石墨烯内芯18，石墨烯内芯18的两侧设有安装于绝缘外壳10内部的绝缘导热薄膜17，绝缘导热薄膜17的外侧设有延伸至石墨烯内芯18处的连接桥19，绝缘外壳10与其中一张绝缘导热薄膜17之间形成了正极膏容纳腔21，绝缘外壳10与另一张绝缘导热薄膜17之间形成了负极膏容纳腔20，绝缘外壳10上靠近其敞口端处安装有电极安装板12，电极安装板12上靠近其一侧处安装有延伸至负极膏容纳腔20内部的负极组件，电极安装板12上靠近其另一侧处安装有延伸至正极膏容纳腔21内部的正极组件；壳盖9和绝缘外壳10通过连接结构进行连接，便于安装和拆卸，在绝缘外壳10的内部设置石墨烯内芯18，其与负极膏容纳腔20内部的负极膏、正极膏容纳21腔内部的正极膏以及连接桥19配合，可实现快速充电、放电，电容量大，延长电池的续航能力，电池性能好。

连接结构包括安装于绝缘外壳10两侧的上挂耳3和下挂耳1，上挂耳3和下挂耳1通过连接杆2与壳盖9两侧的连接耳4连接，连接杆2上位于连接耳4的上方设有螺纹区5，所述螺纹区5上螺接有限位螺母8；通过拧下限位螺母8，从而可以抽出连接杆2，达到拆除壳盖9的目的。

电极安装板12的内侧位于其中心处固定安装有连接板13，连接板13的外侧设有安装于电极安装板12内侧上的密封条16；密封条16的设置可以防止正极膏和负极膏流出。

负极组件包括安装于电极安装板12上的且延伸至壳盖9外部的负极连接头7，负极连接头7的底部固定设有延伸至负极膏容纳腔20内部的负极棒15；负极棒15延伸至负极膏容纳腔20内，其与负极膏接触。

正极组件包括安装于电极安装板12上的且延伸至壳盖9外部的正极连接头6，正极连接头6的底部固定设有延伸至正极膏容纳腔21内部的正极棒14；正极棒14延伸至正极膏容纳腔21内，其与正极膏接触，从而达到与负极棒15配合，实现电池的充放电。

外壳10的表面开设有若干均匀分布的散热凹槽11；散热凹槽11的设置便于绝缘外壳10内部的热量散出，提高散热效果。

负极膏容纳腔20内部的负极膏按重量份数计包括石墨烯复合导电浆料7份、铅粉90份、硫酸铋10份、表面活性剂1份、去离子水10份；石墨烯复合导电浆料按重量份数计包括石墨烯粉末2份、竹炭纤维4份、去离子水10份；石墨烯粉末与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水、竹炭纤维混合制成负极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命、低温性能和大电流充放电能力得到提升。

正极膏容纳腔21内部的正极膏按重量份数计包括石墨烯1份、活性炭粉末4份、铅粉60份、硫酸盐溶液20份；石墨烯、活性炭粉末、铅粉和硫酸盐溶液混合制成正极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命长、低温性能好。

本发明还提供了一种石墨烯铅蓄电池的制造方法，包括如下步骤：

1)将带有连接桥19的石墨烯内芯安装于绝缘外壳10内，在石墨烯内芯18的两侧安装绝缘导热薄膜17；绝缘导热薄膜17的设置可以将石墨烯内芯18所产生的热量快速导出；

2)按负极膏的配方将石墨烯粉末、竹炭纤维、去离子水依次加入搅拌器内，以转速500r/min低速搅拌，得到石墨烯复合导电浆料；通过低速搅拌得到的石墨烯复合导电浆料其分散均匀，得到的浆料细腻，从而式电池的循环寿命长、低温性能好；

3)将铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水依次加入搅拌器内，以转速1500r/min高速搅拌，温度保持在60℃，使石墨烯复合导电浆料与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水混合均匀，得到负极膏；在60℃的温度下高速搅拌，所得到的负极膏融合性好，从而提高电池的性能；

4)按正极膏的配方将石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液依次加入搅拌器内，以转速1500r/min高速搅拌，温度保持在80℃，使石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液混合均匀，得到正极膏；在80℃的温度下高速搅拌，所得到的正极膏融合性好，从而提高电池的性能；

5)将步骤3)和步骤4)中得到的负极膏和正极膏分别加入负极膏容纳腔20和正极膏容纳腔21内，正极组件和负极组件安装于电极安装板12上后电极安装板12安装于绝缘外壳10上；

6)通过连接结构将壳盖9安装于绝缘外壳10上完成封装，得到石墨烯铅蓄电池。

实施例2

负极膏容纳腔20内部的负极膏按重量份数计包括石墨烯复合导电浆料9份、铅粉100份、硫酸铋15份、表面活性剂3份、去离子水13份；石墨烯复合导电浆料按重量份数计包括石墨烯粉末3份、竹炭纤维8份、去离子水12份；石墨烯粉末与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水、竹炭纤维混合制成负极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命、低温性能和大电流充放电能力得到提升。

正极膏容纳腔21内部的正极膏按重量份数计包括石墨烯2份、活性炭粉末9份、铅粉80份、硫酸盐溶液25份；石墨烯、活性炭粉末、铅粉和硫酸盐溶液混合制成正极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命长、低温性能好。

本发明还提供了一种石墨烯铅蓄电池的制造方法，包括如下步骤：

1)将带有连接桥19的石墨烯内芯安装于绝缘外壳10内，在石墨烯内芯18的两侧安装绝缘导热薄膜17；绝缘导热薄膜17的设置可以将石墨烯内芯18所产生的热量快速导出；

2)按负极膏的配方将石墨烯粉末、竹炭纤维、去离子水依次加入搅拌器内，以转速600r/min低速搅拌，得到石墨烯复合导电浆料；通过低速搅拌得到的石墨烯复合导电浆料其分散均匀，得到的浆料细腻，从而式电池的循环寿命长、低温性能好；

3)将铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水依次加入搅拌器内，以转速1600r/min高速搅拌，温度保持在70℃，使石墨烯复合导电浆料与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水混合均匀，得到负极膏；在70℃的温度下高速搅拌，所得到的负极膏融合性好，从而提高电池的性能；

4)按正极膏的配方将石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液依次加入搅拌器内，以转速1600r/min高速搅拌，温度保持在90℃，使石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液混合均匀，得到正极膏；在90℃的温度下高速搅拌，所得到的正极膏融合性好，从而提高电池的性能；

5)将步骤3)和步骤4)中得到的负极膏和正极膏分别加入负极膏容纳腔20和正极膏容纳腔21内，正极组件和负极组件安装于电极安装板12上后电极安装板12安装于绝缘外壳10上；

6)通过连接结构将壳盖9安装于绝缘外壳10上完成封装，得到石墨烯铅蓄电池。

实施例3

负极膏容纳腔20内部的负极膏按重量份数计包括石墨烯复合导电浆料8份、铅粉94份、硫酸铋11份、表面活性剂2份、去离子水11.5份；石墨烯复合导电浆料按重量份数计包括石墨烯粉末2.8份、竹炭纤维5份、去离子水11份；石墨烯粉末与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水、竹炭纤维混合制成负极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命、低温性能和大电流充放电能力得到提升。

正极膏容纳腔21内部的正极膏按重量份数计包括石墨烯1.5份、活性炭粉末6份、铅粉65份、硫酸盐溶液23份；石墨烯、活性炭粉末、铅粉和硫酸盐溶液混合制成正极膏，制得的石墨烯铅酸电池的循环寿命长、低温性能好。

本发明还提供了一种石墨烯铅蓄电池的制造方法，包括如下步骤：

1)将带有连接桥19的石墨烯内芯安装于绝缘外壳10内，在石墨烯内芯18的两侧安装绝缘导热薄膜17；绝缘导热薄膜17的设置可以将石墨烯内芯18所产生的热量快速导出；

2)按负极膏的配方将石墨烯粉末、竹炭纤维、去离子水依次加入搅拌器内，以转速550r/min低速搅拌，得到石墨烯复合导电浆料；通过低速搅拌得到的石墨烯复合导电浆料其分散均匀，得到的浆料细腻，从而式电池的循环寿命长、低温性能好；

3)将铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水依次加入搅拌器内，以转速1550r/min高速搅拌，温度保持在65℃，使石墨烯复合导电浆料与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水混合均匀，得到负极膏；在65℃的温度下高速搅拌，所得到的负极膏融合性好，从而提高电池的性能；

4)按正极膏的配方将石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液依次加入搅拌器内，以转速1550r/min高速搅拌，温度保持在85℃，使石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液混合均匀，得到正极膏；在85℃的温度下高速搅拌，所得到的正极膏融合性好，从而提高电池的性能；

5)将步骤3)和步骤4)中得到的负极膏和正极膏分别加入负极膏容纳腔20和正极膏容纳腔21内，正极组件和负极组件安装于电极安装板12上后电极安装板12安装于绝缘外壳10上；

6)通过连接结构将壳盖9安装于绝缘外壳10上完成封装，得到石墨烯铅蓄电池。

对制得的石墨烯铅蓄电池进行循环寿命性能检测，其与普通电池的检测结果对比，如下表所示

由上述表格中的数据可以得出，实施例2中的负极膏的性能最优，即石墨烯的添加增强了电池的性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.石墨烯铅蓄电池，包括一端敞口的绝缘外壳，其特征在于：所述绝缘外壳上位于敞口端通过连接结构安装有壳盖，绝缘外壳的内壁位于其中心处安装有石墨烯内芯，所述石墨烯内芯的两侧设有安装于绝缘外壳内部的绝缘导热薄膜，所述绝缘导热薄膜的外侧设有延伸至石墨烯内芯处的连接桥，所述绝缘外壳与其中一张绝缘导热薄膜之间形成了正极膏容纳腔，绝缘外壳与另一张绝缘导热薄膜之间形成了负极膏容纳腔，绝缘外壳上靠近其敞口端处安装有电极安装板，所述电极安装板上靠近其一侧处安装有延伸至负极膏容纳腔内部的负极组件，电极安装板上靠近其另一侧处安装有延伸至正极膏容纳腔内部的正极组件；所述连接结构包括安装于绝缘外壳两侧的上挂耳和下挂耳，所述上挂耳和下挂耳通过连接杆与壳盖两侧的连接耳连接，所述连接杆上位于连接耳的上方设有螺纹区，所述螺纹区上螺接有限位螺母。

2.根据权利要求1所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述电极安装板的内侧位于其中心处固定安装有连接板，所述连接板的外侧设有安装于电极安装板内侧上的密封条。

3.根据权利要求2所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述负极组件包括安装于电极安装板上的且延伸至壳盖外部的负极连接头，所述负极连接头的底部固定设有延伸至负极膏容纳腔内部的负极棒。

4.根据权利要求3所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述正极组件包括安装于电极安装板上的且延伸至壳盖外部的正极连接头，所述正极连接头的底部固定设有延伸至正极膏容纳腔内部的正极棒。

5.根据权利要求1所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述外壳的表面开设有若干均匀分布的散热凹槽。

6.根据权利要求1所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述负极膏容纳腔内部的负极膏按重量份数计包括石墨烯复合导电浆料7-9份、铅粉90-100份、硫酸铋10-15份、表面活性剂1-3份、去离子水10-13份。

7.根据权利要求6所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述石墨烯复合导电浆料按重量份数计包括石墨烯粉末2-3份、竹炭纤维4-8份、去离子水10-12份。

8.根据权利要求1所述的石墨烯铅蓄电池，其特征在于：所述正极膏容纳腔内部的正极膏按重量份数计包括石墨烯1-2份、活性炭粉末4-9份、铅粉60-80份、硫酸盐溶液20-25份。

9.一种权利要求1-8任意一项所述石墨烯铅蓄电池的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将带有连接桥的石墨烯内芯安装于绝缘外壳内，在石墨烯内芯的两侧安装绝缘导热薄膜；

2)按负极膏的配方将石墨烯粉末、竹炭纤维、去离子水依次加入搅拌器内，以转速500-600r/min低速搅拌，得到石墨烯复合导电浆料；

3)将铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水依次加入搅拌器内，以转速1500-1600r/min高速搅拌，温度保持在60-70℃，使石墨烯复合导电浆料与铅粉、硫酸铋、表面活性剂、去离子水混合均匀，得到负极膏；

4)按正极膏的配方将石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液依次加入搅拌器内，以转速1500-1600r/min高速搅拌，温度保持在80-90℃，使石墨烯、活性炭粉末、铅粉、硫酸盐溶液混合均匀，得到正极膏；

5)将步骤3)和步骤4)中得到的负极膏和正极膏分别加入负极膏容纳腔和正极膏容纳腔内，正极组件和负极组件安装于电极安装板上后电极安装板安装于绝缘外壳上；

6)通过连接结构将壳盖安装于绝缘外壳上完成封装，得到石墨烯铅蓄电池。