[发明专利]一种3D石墨烯化碳-铅电池及其制备方法

权利要求书

1.一种3D石墨烯化碳-铅电池制备方法，其特征在于，以石墨纸和含碳导电胶为原料，在石墨纸的一面涂覆一层含碳导电胶，烘干固化，形成石墨纸与含碳导电胶层复合的电极材料；石墨纸的另一面分为极耳区、电池反应区以及其余部分作为第三区，将第三区涂覆疏水胶进行封闭固化；将电池反应区进行石墨烯化处理，制成石墨烯化碳电极；以制成的石墨烯化碳电极作为正极，纯铅板或含有硫酸铅的铅极板为负极，AGM或含硅粉的AGM板为隔膜，注入硫酸水溶液组装成3D石墨烯化碳-铅电池；

所述石墨烯化处理包括先进行微机械处理，再进行电化学膨胀处理或CV扫描处理；

所述的微机械处理是用胶带对电极电池反应区的石墨反复粘贴1-100次，直到与含碳导电胶层结合不牢的石墨被去除，留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化；

所述的电化学膨胀处理是将电池反应区的石墨部分作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，通直流电电压为0.1V-30V；电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²；时间1s-3600s，表面石墨脱落，留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化；

所述的CV扫描处理是将电池反应区的石墨部分作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V；扫描速率为0.1*10^-9-10*10^-8V/S；扫描圈数1-100，表面石墨脱落，留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化。

2.如权利要求1所述的3D石墨烯化碳-铅电池制备方法，其特征在于，所述含碳导电胶层中的碳包括石墨粉、碳纳米管、石墨烯粉体，所述含碳导电胶中的胶包括有机或无机的疏水或亲水胶。

3.如权利要求1所述的3D石墨烯化碳-铅电池制备方法，其特征在于，所述将电池反应区进行石墨烯化处理之后，还包括将电池反应区作为电池正极阳极氧化化成，形成容量，制成石墨烯化碳正极；所述氧化化成包括三电极阳极氧化化成或二电极阳极氧化化成。

4.如权利要求3所述的3D石墨烯化碳-铅电池制备方法，其特征在于，所述三电极阳极氧化化成法，其特征在于：将导电胶层上留有部分石墨烯化的碳电极作为电池工作正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，相对于硫酸亚汞电极，通直流电充电，电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，时间1s-3600s，恒流放电电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，放电终止电压0V到-1V，充放电循环1-1000次。

5.如权利要求3所述的3D石墨烯化碳-铅电池制备方法，其特征在于，所述二电极阳极氧化化成法，是将导电胶层上留有部分石墨烯化的碳电极作为电池正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极或铅电极，AGM隔膜，通直流电充电，电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，时间1s-3600s，恒流放电电流0.1mA/cm²-1000mA/cm²，放电终止电压0V到-1V，充放电循环1-1000次。

6.一种3D石墨烯化碳-铅电池，其特征在于，由权利要求1-5任意一项所述的制备方法制备而得，包括二电极3D石墨烯化碳-铅电池或三电极3D石墨烯化碳-铅电池。

7.如权利要求6所述的一种3D石墨烯化碳-铅电池，其特征在于，二电极3D石墨烯化碳-铅电池，3D石墨烯化碳为正极，1M-10M硫酸溶液为电池电解质溶液，AGM或含硅粉AGM为电池隔板，铅板或含硫酸铅、铅粉组成铅膏为负极组装成的电池，放电电压平台0V-3V，包含1-5个电压平台。

8.如权利要求6所述的一种3D石墨烯化碳-铅电池，其特征在于，三电极3D石墨烯化碳-铅电池，3D石墨烯化碳为正极，1M-10M硫酸溶液为电池电解质溶液，AGM或含硅粉AGM为电池隔板，对电极负极为铅电极或含硫酸铅膏的铅负极，参比电极为硫酸亚汞电极，通直流电充电相对于硫酸亚汞电极，恒电流1-15mA充电达1-2.5V，恒电压1-2.5V充电1-600min，放电终止电压-1V到1V，放电电压平台-0.6V到2.3V。