[发明专利]含导电聚合物/石墨烯的电池电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料及其制备技术领域，具体涉及一种含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏及其制备方法和在铅酸电池、铅碳电池和超级电池中的应用。

背景技术

铅酸电池面世超过150年，仍在化学电源中占有举足轻重的地位，其在市场应用中占一半左右的份额。目前电动车上大多都采用铅酸电池作为动力电池，原因在于其成本低，原材料资源丰富而且也较容易得到。此外，电池的使用温度范围广泛，失效的电池也可以进行回收，资源利用率高环境污染低，最重要的是安全性能高。随着新型储能和新能源动力市场的不断发展，特别是在混合动力汽车以及间歇性新能源存储应用中，要求二次电池能够在高功率部分荷电状态下，具有良好的充电接受能力、较长的循环寿命。因此，铅酸电池性能仍需进一步改进。目前铅膏成为铅酸电池研究的热点之一。

发明内容

基于上述问题，本发明提供一种含有导电聚合物/石墨烯复合材料的电池铅膏。将所述铅膏应用于传统铅酸电池中发现，由于导电聚合物/石墨烯复合材料的加入，不仅可大幅度提高电池导电率，降低电池内阻，提高活性物质利用率，提高电池的一致性，还可以降低电极材料中铅粉的使用量，最终实现提高电池充电接受能力，减缓负极硫酸盐化，从而延长电池的使用寿命。所述铅膏用于铅碳电池或超级电池时，也具有同样的效果。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面是提供一种含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏，包括如下原料组成：导电聚合物/石墨烯复合材料、水和铅粉。

根据本发明，所述导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏的原料组成中导电聚合物/石墨烯复合材料的重量占比为0.05～3％，优选为0.1～1％，进一步优选为0.3～0.8％；水的重量占比为9～16％和铅粉余量。

根据本发明，所述导电聚合物/石墨烯复合材料为导电聚合物材料与石墨烯材料按质量比为99:1～60:40复合而成，优选以质量比90:5～75:25复合而成。

根据本发明，所述导电聚合物材料选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔及其衍生物中的一种或多种的混合物。

根据本发明，所述水优选为去离子水。

根据本发明，所述铅膏可以为正极铅膏也可以为负极铅膏，优选为负极铅膏。

根据本发明，所述含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏的原料组成还可以包括复合添加剂，所述复合添加剂的重量占比可以为0.01～15％；当含有复合添加剂时，则铅膏中导电聚合物/石墨烯复合材料的重量占比为0.05～3％；水的重量占比为9～16％和铅粉余量。

所述复合添加剂可以包括重量占比的如下组成中的一种或多种，优选为同时添加：硫酸4.0～8.0％；1.0～3.0％硫酸盐；0.1～1.0％膨胀剂；0.06～0.8％增强材料。

根据本发明，所述硫酸盐选自硫酸钡和任选地，含有硫酸钠；

所述膨胀剂选自腐殖酸、木质素或木质素磺酸钠中的一种或多种；

所述增强材料选自聚酯短纤维和任选地，含有碳材料。

当所述复合添加剂含有碳材料时，所述含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏为负极铅膏，当所述复合添加剂不含碳材料时，所述含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏为正极铅膏。

作为实例，本发明提供一种含有导电聚合物/石墨烯复合材料的负极铅膏，包括重量占比的如下原料组成：

导电聚合物/石墨烯复合材料0.05～3％；

硫酸4.0～8.0％；

硫酸钡0.5～1.0％；

硫酸钠0.5～2.0％；

腐殖酸0.05～0.5％；

木质素0.05～0.5％；

聚酯短纤维0.05～0.3％；

碳材料0.01～0.5％；

水9～16％；

和铅粉余量。

作为实例，本发明还提供一种含有导电聚合物/石墨烯复合材料的正极铅膏，包括重量占比的如下原料组成：

导电聚合物/石墨烯复合材料0.05～3％；

硫酸4.0～8.0％；

硫酸钡0.5～1.0％；

硫酸钠0.5～2.0％；

腐殖酸0.05～0.5％；

木质素0.05～0.5％；

聚酯短纤维0.05～0.3％；

水9～16％；

和铅粉余量。

本发明的第二方面是提供一种如上所述含有导电聚合物/石墨烯复合材料的铅膏的制备方法，所述方法包括如下步骤：