[发明专利]一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉及其制备方法，涉及铅炭电池技术领域，用于解决现有技术中荷电保持能力降低、制造难度和成本增加、炭材料削弱硫酸盐化的功效降低的问题。本发明的铅粉包括氧化铅颗粒、包裹氧化铅颗粒的活性炭层以及分散在活性炭层中的石墨烯，活性炭层为多孔结构，石墨烯分散在多孔结构的孔中。本发明的制备方法包括将醋酸铅溶液、糖类与石墨烯混合；将碱性溶液与醋酸铅、糖类和石墨烯混合液混合；将表面活性剂、乳化剂与含有氢氧化铅颗粒的混合液混合，得到悬浮液；对悬浮液依次进行喷雾干燥和烧结，得到氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉。本发明的铅粉和制备方法可用于铅炭电池。

技术领域

本发明涉及铅炭电池技术领域，尤其涉及一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉及其制备方法。

背景技术

铅炭电池作为铅酸蓄电池的前沿研究技术，其具有削弱负极硫酸盐化的作用以及提高电池大电流充放电性能等特点。

目前，铅炭电池研究工作主要有以下三方面：一方面是利用电容性纯碳负极，由于只是利用碳材料的电容性，因此，荷电保持能力大大降低；另一方面是利用赝电容将一片碳负极与正常铅酸蓄电池负极并联，此种工艺制备的复杂碳负极很难与极板较好地匹配和连接，导致制造难度和成本增加；再一方面是将活性炭、炭黑等高比表面积的碳材料与负极材料经过物理混合制成铅炭电池负极，由于碳材料和铅酸蓄电池负极活性物质密度差异很大，很难混合均一，从而会降低炭材料削弱硫酸盐化的功效。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉及其制备方法，至少能解决以下技术问题之一：(1)利用碳材料的电容性导致荷电保持能力降低的问题；(2)复杂碳负极很难与极板较好地匹配和连接导致制造难度和成本增加的问题；(3)碳材料和铅酸蓄电池负极活性物质很难混合均一从而会降低炭材料削弱硫酸盐化的功效的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉，包括氧化铅颗粒、包裹氧化铅颗粒的活性炭层以及分散在活性炭层中的石墨烯，活性炭层为多孔结构，石墨烯分散在多孔结构的孔中。

进一步地，氧化铅颗粒的平均粒径为200nm～20μm。

进一步地，氧化铅颗粒的平均粒径为200nm～500nm。

本发明还提供了一种氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将醋酸铅溶液、糖类与石墨烯混合，得到醋酸铅、糖类和石墨烯混合液；

步骤2：将碱性溶液与醋酸铅、糖类和石墨烯混合液混合，醋酸铅溶液遇到碱性溶液即会生成氢氧化铅颗粒，得到含有氢氧化铅颗粒的混合液；

步骤3：将表面活性剂、乳化剂与含有氢氧化铅颗粒的混合液混合，得到悬浮液；

步骤4：对悬浮液依次进行喷雾干燥，得到铅粉前驱体颗粒；

步骤5：在惰性气体保护下，对铅粉前驱体颗粒进行烧结，得到氧化铅活性炭石墨烯核壳结构的铅粉。

进一步地，碱性溶液为氨水。

进一步地，糖类为葡萄糖、果糖、淀粉、蔗糖中的一种或多种任意比例混合。

进一步地，上述表面活性剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯胺中的一种或多种任意比例混合。

进一步地，上述乳化剂为羧甲基纤维素和/或水溶性蛋白质。

进一步地，上述步骤1包括如下步骤：

步骤11：将氧化铅和醋酸溶液混合，制成醋酸铅溶液；

步骤12：醋酸铅溶液中加入糖类和石墨烯，搅拌制成醋酸铅、糖类和石墨烯混合液。