[发明专利]石墨烯铅复合材料及其制备方法和应用以及正极铅膏、负极铅膏

权利要求书

1.一种石墨烯铅复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将石墨烯铅合金经熔融、铸球后，或者将所述石墨烯铅合金切块后，进行球磨氧化，制得石墨烯铅复合材料；

其中，所述石墨烯铅合金包含铅、石墨烯和可选的金属助剂，所述金属助剂选自锑、锡、铋和铝中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述石墨烯铅合金中，石墨烯的含量为0.01-3重量％，所述金属助剂的含量为0-8重量％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述石墨烯铅合金中，锑的含量为0-2重量％，锡的含量为0-2重量％，铋的含量为0-1重量％，铝的含量为0-0.5重量％；优选所述金属助剂的含量不小于0.1重量％。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述石墨烯铅合金通过以下方法制得：

1)将石墨烯分散在水中，在氧化反应条件下，与氧化剂进行反应，得到氧化石墨烯，用超声波分散后洗涤，然后任选的加入所述金属助剂的氧化物，得到氧化反应体系；

2)在还原反应条件下，将所述氧化反应体系与还原剂进行反应，得到还原反应体系，将所述还原反应体系依次进行洗涤、脱水、缺氧烘干；

3)在密闭的容器中，在惰性气体的保护下，将烘干后所得还原产物加热到500-1000℃，加热时间在10分钟以上，然后冷却，得到石墨烯合金；

4)将所述石墨烯合金与熔融的铅液混合，然后冷却，得到所述石墨烯铅合金。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述石墨烯铅合金通过以下方法制得：

1)将碱金属卤化物的熔融盐与含碳添加剂混合均匀，得到盐混合物；

2)先将部分盐混合物放入氧化铝坩埚钳底部，然后将铅或铅合金置入该部分盐混合物中，再将剩余的盐混合物置于所述铅或铅合金的顶部，放入垂直加热炉中加热到720-770℃，使所述盐混合物与铅或铅合金熔化，并使所述含碳添加剂分解成为碳原子，分散进入到熔化的铅或铅合金中，加热时间为0.5-5小时，得到混合物；所述铅合金包含铅和所述金属助剂；

3)将所述混合物冷却，洗涤脱除其中的盐混合物，从而得到所述石墨烯铅合金。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述熔融的温度为330-450℃，所述球磨氧化的温度在180℃以下；优选所述球磨氧化在空气条件下进行。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其中，所述球磨氧化为连续球磨，该方法还包括：通过负压风机将一定粒径的石墨烯铅复合材料从球磨机中吸出并收集。

8.权利要求1-7中任意一项所述制备方法制得的石墨烯铅复合材料。

9.根据权利要求8所述的石墨烯铅复合材料，其中，所述石墨烯铅复合材料包含：石墨烯/PbO 50-95重量％，石墨烯铅合金5-50重量％，石墨烯/金属助剂氧化物0-10重量％。

10.一种石墨烯铅复合材料，其特征在于，该石墨烯铅复合材料包含石墨烯铅合金和位于所述石墨烯铅合金外部的石墨烯/金属氧化物，其中，所述金属氧化物包含PbO和可选的金属助剂氧化物，所述金属助剂氧化物选自Sb₂O₃、Bi₂O₃、SnO₂和Al₂O₃中的一种或两种以上。

11.根据权利要求10所述的石墨烯铅复合材料，其中，所述石墨烯铅复合材料中，石墨烯/PbO的含量为50-95重量％，石墨烯铅合金的含量为5-50重量％，石墨烯/金属助剂氧化物的含量为0-10重量％。

12.权利要求8-11中任意一项所述的石墨烯铅复合材料在铅酸蓄电池上的应用。