[发明专利]一种膨胀石墨与氧化铅复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种膨胀石墨与氧化铅复合材料及其制备方法，所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的重量百分比为膨胀石墨10％—40％；氧化铅60％—90％；所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的制备方法，包括膨化处理、氧化处理、超声复合、水热反应、冷冻干燥、煅烧成型；本发明采用可膨胀石墨与铅盐通过本发明设计有复合工艺方法，制备铅碳超级电极材料；使无机非金属材料和金属材料之间紧密均匀结合，复合材料导电性强，活性物质疏松性大，有效防止传统掺杂工艺中的脱碳问题，避免引起电池诸多负面影响，增加电池负极的电导率和活性物质的利用率，为无机非金属材料和金属材料之间的结合提供了一种新的复合路线和工艺。

技术领域

本发明涉及铅碳电池电极复合材料技术设备领域，特别涉及一种膨胀石墨与氧化铅复合材料及其制备方法。

背景技术

传统铅酸蓄电池技术成熟，但是缺点是在高倍率部分荷电状态下运行，导电性弱，活性物质疏松性小，电池活性物质利用率低，易发生负极板的严重硫酸盐化，导致电池失效。

铅碳超级电池是由铅酸电池和超级电容器组合而成的新型复合储能装置，与传统铅酸蓄电池比，能有效地抑制负极板的硫酸盐化现象，寿命可延长3-5倍，功率密度提高20％-50％。

现有技术中，已有的铅炭电池负极中主要添加高比表面积的炭黑和活性炭等电容性炭材料，形成铅炭复合电极，提高负极材料的电导率和电容，限制硫酸盐晶粒长大，抑制负极的不可逆硫酸盐化，提高电池的循环寿命和倍率性能；其缺点在于：频繁的充放电循环过程中，炭粒子导电通路容易断裂，并导致活性物质脱落，发生脱碳现象，使得无机非金属材料与金属材料之间结合紧密度差，造成电导率以及比容量均将急剧下降，循环寿命急剧缩短和倍率性能的降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种膨胀石墨与氧化铅复合材料及其制备方法，针对现有技术中的不足，优化创新设计膨胀石墨与氧化铅的复合工艺方法，制备铅碳超级电极材料；使无机非金属材料和金属材料之间紧密结合，复合材料导电性强，活性物质疏松性大，有效防止传统掺杂工艺中的脱碳问题，避免引起电池诸多负面影响，增加电池负极的电导率和活性物质的利用率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种膨胀石墨与氧化铅复合材料，包括膨胀石墨、氧化铅，其特征在于：

所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的重量百分比为：

膨胀石墨：10％—40％；

氧化铅：60％—90％；

优选的，所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的重量百分比为：

膨胀石墨：25％—35％；

氧化铅：65％—75％；

最优的，所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的重量百分比为：

膨胀石墨：30％；

氧化铅：70％；

所述膨胀石墨与氧化铅复合材料的制备方法，包括膨化处理、氧化处理、超声复合、水热反应、冷冻干燥、煅烧成型，其特征在于：

1、膨化处理，选取一定量的可膨胀石墨，置于马弗炉中，在一定温度下进行加热，所述可膨胀石墨受热膨胀，膨化后成为蠕虫状的膨胀石墨；

2、氧化处理，将步骤1中的膨胀石墨置于容器内，加入混合酸溶液，所述混合酸为硝酸和硫酸，所述硝酸与硫酸的配比为3:1，将容器置于油浴上加热至120℃，并且保温条件下进行连续搅拌4小时；然后将容器内的反应物冷却至室温，采用去离子水反复清洗至PH＝7为止；然后将反应物置于烘箱中，在70℃温度下烘干，得到粉体状的氧化石墨；