一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。本发明还公开了该铅酸蓄电池板栅的制备方法。本发明采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。
【专利说明】一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电极材料的制备【技术领域】，尤其涉及一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铅酸蓄电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。自1859年法国人普兰特发明铅酸蓄电池以来，铅酸电池已经历了 150多年的发展历程，铅酸电池成本低、寿命长、安全性能好，而且废旧电池的回收利用率高达95%以上，因而一直是电池领域应用最为广泛的产品。
[0003]铅酸蓄电池板栅是铅酸蓄电池中必不可少的重要组成部分，是铅酸蓄电池正极和负极上电极活性材料的载体，也是铅酸蓄电池的集流材料，是决定铅酸蓄电池性能的关键因素。现有的铅酸蓄电池板栅主要为铅合金板栅，它不仅比表面积小、重量大，更为致命的是，这类铅酸蓄电池板栅机械强度低、易腐蚀与变形等，在电池的充放电过程中，铅酸蓄电池电极板上的活性材料逐渐转变为体积大的硫酸铅颗粒，活性材料体积膨胀导致铅酸蓄电池板栅变形，进而引及铅酸蓄电池电极活性材料软化脱落，最终导致电池失效。因此，改进铅酸蓄电池板栅的制备材质，开发比表面积大、重量轻、机械强度高，耐腐蚀的铅酸蓄电池板栅是提高铅酸蓄电池循环寿命的必然要求。
[0004]石墨烯是一种碳原子之间呈六角环形排列的二维片状体，具有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，并且其理论比表面积高达2630m2/g，因而被认为是最理想的铅酸蓄电池电极材料。石墨烯纸是基于石墨烯材料而制成的一种薄如纸张的合成材料，它不仅重量轻，强度和硬度高，而且具有石墨烯比表面积高、耐腐蚀性强的优良特性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有铅合金板栅比表面积小、重量大、栅机械强度低、易腐蚀变形的技术缺陷，提供一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法，该方法采用石墨烯纸作为栅体，经过沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。
[0006]第一方面，本发明提供一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。
[0007]优选地，所述边框的材质为铜合金。
[0008]优选地，所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
[0009]优选地，所述石墨烯纸的厚度为10?200 μ m。
[0010]优选地，所述铅层的厚度为300?1000 μ m。
[0011]优选地,所述聚苯胺层的厚度为I?10 μ m。
[0012]本发明所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。
[0013]第二方面，本发明提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0014](I)取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；
[0015](2)将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110~130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5~5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；
[0016](3)将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2~lmol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2~3，以I~2V的直流电压电沉积0.5~30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；
[0017](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0018]优选地，步骤(1)所述石墨烯纸采用如下方法制得:将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5~5g/L的石墨烯悬浮液,用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液,形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
[0019]优选地,步骤(1)所述石墨烯纸的厚度为10~200 μ m。
[0020]优选地，步骤(1)所述网格状结构，栅格的形状为六边形。
[0021]优选地，步骤(2)·所述两极板，阴极和阳极的间距为25~35mm。
[0022]其中，步骤(2)中所述氟硼酸铅溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
[0023]优选地，步骤(2)所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为:2(T60g/L、3(T40g/L和0.8^1.2g/L。在氟硼酸盐电解液体系中，氟硼酸的作用是保证铅阳极的正常溶解，同时使氟硼酸铅稳定，增加铅离子极化，使产物镀层平整细致；硼酸在电解液中主要起稳定剂的作用，硼酸浓度较低时，氟硼酸铅水解产生剧毒的氟化氢气体和氟化铅白色沉淀，得到的泡沫铅镀层粗糙。硼酸浓度的增大，会抑制了氟硼酸铅的水解，镀液也逐渐变得澄清镀层平整细密；蛋白胨则作为添加剂加入电解液中，通过增加铅的阴极析出过电位，使铅在阴极结晶颗粒细化致密，如果其含量过低，阴极镀层易出现枝晶和条纹、均匀性差，且结晶粗糙，而当其浓度过高，将会降低电解液的深镀能力。
[0024]优选地，步骤(2)所述铅层的厚度为300~1000 μ m。
[0025]其中，步骤(3)中所述苯胺混合溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
[0026]优选地，步骤(3)中所述pH值采用硫酸进行调节。
[0027]优选地，步骤(3)所述聚苯胺层的厚度为I~10 μ m。
[0028]优选地，步骤(4)所述边框的材质为铜合金。
[0029]本发明以石墨烯纸作为栅体，通过栅体表面在沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。制备方法简单易行，无需使用大型的仪器设备，适合工业化生产。
[0030]相比于现有技术，本发明所述一种铅酸蓄电池板栅及其制备方法具有以下有益效果:
[0031](I)以石墨烯纸作为栅体，减轻了铅酸蓄电池板栅的重量，提高了铅酸蓄电池板栅的机械强度和比表面积，提高了铅酸蓄电池板栅的功率密度；
[0032](2)石墨烯表面沉积有铅层和具有高耐腐蚀性能的聚苯胺层，使电解液中的硫酸不会在电压的作用下插入石墨烯片层中弓I起板栅膨胀变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的左视图；
[0034]图2为本发明制备的铅酸蓄电池板栅结构示意图的主视图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0036]如图1和2所示，一种铅酸蓄电池板栅，包括边框I与连接在边框I外围的极耳2，所述边框I内设有石墨烯栅本体3、沉积在石墨烯栅本体3上的铅层4和沉积在铅层4表面的聚苯胺层5,所述石墨烯栅本体3为由石墨烯纸制成的网格状结构。
[0037]所述边框的材质为铜合金。
[0038]所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
[0039]所述石墨烯纸的厚度为10?200 μ m。
[0040]所述铅层的厚度为300?1000 μ m。
[0041]所述聚苯胺层的厚度为I?10 μ m。
[0042]本发明所述铅酸蓄电池板栅，以石墨烯纸作为栅体，以沉积的铅层作为集流体，以聚苯胺层作为防腐层，具有比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的优良特性。
[0043]此外，本发明还提供了一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0044](I)取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体；
[0045](2)将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110?130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25?35mA/cm2的电流密度电沉积0.5?5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体；
[0046](3)将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中加入0.2?lmol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2?3，以I?2V的直流电压电沉积0.5?30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体；
[0047](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0048]步骤(I)所述石墨烯纸采用如下方法制得:将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5?5g/L的石墨烯悬浮液,用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液,形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
[0049]步骤(I)所述石墨烯纸的厚度为10?200 μ m。
[0050]步骤(I)所述网格状结构，栅格的形状为六边形。
[0051]步骤(2)所述两极板，阴极和阳极的间距为25?35mm。[0052]步骤(2)中所述氟硼酸铅溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
[0053]步骤(2)所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为:2(T60g/L、3(T40g/L和
0.8^1.2g/L。在氟硼酸盐电解液体系中，氟硼酸的作用是保证铅阳极的正常溶解，同时使氟硼酸铅稳定，增加铅离子极化，使产物镀层平整细致；硼酸在电解液中主要起稳定剂的作用，硼酸浓度较低时，氟硼酸铅水解产生剧毒的氟化氢气体和氟化铅白色沉淀，得到的泡沫铅镀层粗糙。硼酸浓度的增大，会抑制了氟硼酸铅的水解，镀液也逐渐变得澄清镀层平整细密；蛋白胨则作为添加剂加入电解液中，通过增加铅的阴极析出过电位，使铅在阴极结晶颗粒细化致密，如果其含量过低，阴极镀层易出现枝晶和条纹、均匀性差，且结晶粗糙，而当其浓度过高，将会降低电解液的深镀能力。
[0054]步骤(2)所述铅层的厚度为300~1000 μ m。
[0055]步骤(3)中所述苯胺混合溶液的加入量以恰好浸没所述石墨烯栅本体为宜。
[0056]步骤(3)中所述pH值采用硫酸进行调节。
[0057]步骤(3)所述聚苯胺层的厚度为I~10 μ m。
[0058]步骤(4)所述边框的材质为铜合金。
[0059]本发明以石墨烯纸作为栅体，通过栅体表面在沉积铅层与聚苯胺层，从而制得比表面积大、机械强度高、重量轻且耐腐蚀性能强的铅酸蓄电池板栅。制备方法简单易行，无需使用大型的仪器设备，适合工业化生产。
[0060]实施例一
`[0061]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0062](I)取0.5g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散I小时，制得浓度为0.5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40°C干燥I小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为100μπι的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
[0063](2)将步骤(1)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为110g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为20g/L的氟硼酸、浓度为30g/L的硼酸和浓度为0.8g/L的蛋白胨各IOOmL ;接着开启两板板电源，以20mA/cm2的电流密度电沉积0.5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60°C干燥I小时，得到沉积了 300 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0064](3)将步骤(2)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.2mol/L的苯胺混合溶液，用硫酸调节pH值为2，开启两板板电源，以IV的直流电压电沉积5分钟，得到铅层表面带有I μ m聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅。
[0065](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0066]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为ΙΟΟμπκ铅层的厚度为300 μ m、聚苯胺层的厚度为I μ m。
[0067]实施例二
[0068]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0069](I)取Ig石墨烯置于IL去离子水中，超声分散I小时，制得浓度为lg/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以35°C干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为50 μ m的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨稀棚本体。
[0070](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为25mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为115g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为30g/L的氟硼酸、浓度为32g/L的硼酸和浓度为0.8g/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以22mA/cm2的电流密度电沉积I小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50°C干燥I小时，得到沉积了 500 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0071](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为25mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.3mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为2.2，开启两板板电源，以1.1V的直流电压电沉积10分钟，得到铅层表面带有2 μ m聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅。
[0072](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0073]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为50 μ m、铅层的厚度为500 μ m、聚苯胺层的厚度为2 μ m。
[0074]实施例三
[0075]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0076](I)取2g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散I小时，制得浓度为2g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以45°C干燥I小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为80 μ m的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨稀棚本体。
[0077](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为118g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为35g/L的氟硼酸、浓度为34g/L的硼酸和浓度为0.9g/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以24mA/cm2的电流密度电沉积2小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50°C干燥I小时，得到沉积了 700 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0078](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.5mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为2.3，开启两板板电源，以1.3V的直流电压电沉积15分钟，得到铅层表面带有3 μ m聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
[0079](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0080]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为80 μ m、铅层的厚度为700 μ m、聚苯胺层的厚度为3 μ m。
[0081]实施例四
[0082]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0083](I)取3g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散1.5小时，制得浓度为3g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40°C干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为ΙΟΟμπι的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
[0084](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为120g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为40g/L的氟硼酸、浓度为35g/L的硼酸和浓度为1.0g/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以25mA/cm2的电流密度电沉积3小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60°C干燥I小时，得到沉积了 800 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0085](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.6mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为2.5，开启两板板电源，以1.5V的直流电压电沉积20分钟，得到铅层表面带有5 μ m聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
[0086](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0087]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为ΙΟΟμπκ铅层的厚度为800 μ m、聚苯胺层的厚度为5 μ m。
[0088]实施例五
[0089]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0090](I)取3.5g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散1.5小时,制得浓度为3.5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40°C干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为150μπι的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨烯栅本体。
[0091](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为125g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为45g/L的氟硼酸、浓度为36g/L的硼酸和浓度为1.lg/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以27mA/cm2的电流密度电沉积4小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，60°C干燥I小时，得到沉积了 1000 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0092](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.7mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为2.7，开启两板板电源，以1.7V的直流电压电沉积25分钟，得到铅层表面带有7μπι聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
[0093](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0094]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为150μπκ铅层的厚度为1000 μ m、聚苯胺层的厚度为7 μ m。
[0095]实施例六
[0096]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0097](I)取4g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散2小时，制得浓度为4g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40°C干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为200μπι的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨稀棚本体。
[0098](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为127g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为50g/L的氟硼酸、浓度为37g/L的硼酸和浓度为1.lg/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以29mA/cm2的电流密度电沉积5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，50°C干燥I小时，得到沉积了 600 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0099](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为0.9mol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为2.8，开启两板板电源，以1.9V的直流电压电沉积28分钟，得到铅层表面带有8 μ m聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
[0100](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0101]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为200μπκ铅层的厚度为600 μ m、聚苯胺层的厚度为8 μ m。
[0102]实施例七
[0103]一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，包括如下步骤:
[0104](I)取5g石墨烯置于IL去离子水中，超声分散2小时,制得浓度为5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜在真空条件下过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中，以40°C干燥2小时，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到厚度为ΙΟμπι的石墨烯纸，将得到的石墨烯纸机械裁剪成带六方形栅格的网格状结构，制得石墨稀棚本体。
[0105](2)将步骤(I)制得的石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，并控制两极板阴极和阳极的间距为35mm ;将黄色氧化铅溶于氟硼酸中并加入适量去离子水配制铅离子浓度为130g/L的氟硼酸铅溶液；往上述两极板的电解槽中倒入上述氟硼酸铅溶液，加入量以氟硼酸铅溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，然后再往氟硼酸铅溶液中加入浓度为60g/L的氟硼酸、浓度为40g/L的硼酸和浓度为1.2g/L的蛋白胨各IOOmL ；接着开启两板板电源，以30mA/cm2的电流密度电沉积5小时，电解结束后取出阴极，用蒸馏水冲洗2次，然后将石墨烯栅本体放入真空干燥箱中，55°C干燥I小时，得到沉积了 1000 μ m铅层的石墨稀棚本体。
[0106](3)将步骤(3)制得的沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，并控制两极板阴极和阳极的间距为30mm ;往上述两极板的电解槽中加入浓度为lmol/L的苯胺混合溶液，加入量以苯胺混合溶液恰好浸没石墨烯栅本体为宜，用硫酸调节PH值为3，开启两板板电源，以2V的直流电压电沉积30分钟，得到铅层表面带有IOym聚苯胺层的铅酸蓄电池板栅；
[0107](4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围四周各围上铜合金条状物，制成边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
[0108]本实施例制得的铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构；其中石墨烯纸的厚度为10 μ m、铅层的厚度为1000 μ m、聚苯胺层的厚度为ΙΟμπι。
[0109]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种铅酸蓄电池板栅，包括边框与连接在边框外围的极耳，其特征在于，所述边框内设有石墨烯栅本体、沉积在石墨烯栅本体上的铅层和沉积在铅层表面的聚苯胺层，所述石墨烯栅本体为由石墨烯纸制成的网格状结构。
2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述石墨烯栅本体为带有六边形栅格的网格状结构。
3.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述石墨烯纸的厚度为10~200 μ m。
4.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述铅层的厚度为300~1000 μ mD
5.如权利要求1所述的铅酸蓄电池板栅，其特征在于，所述聚苯胺层的厚度为I~10 μ m0
6.一种铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)取石墨烯纸，剪裁成网格状结构，制得石墨烯栅本体； (2)将所述石墨烯栅本体叠置于两极板的阴极上，以铅板作为两极板的阳极，在电解槽中加入铅离子浓度为110~130g/L的氟硼酸铅溶液，再在氟硼酸铅溶液中加入氟硼酸、硼酸和蛋白胨，以25~35mA/cm2的电流密度电沉积0.5~5小时，电解结束后取出石墨烯栅本体，清洗并干燥，得到沉积了铅层的石墨烯栅本体； (3)将所述沉积了铅层的石墨烯栅本体叠置于两极板的阳极上，以石墨作为两极板的阴极，在电解槽中·加入0.2^1mol/L的苯胺混合溶液，调节pH值为2~3，以I~2V的直流电压电沉积0.5~30分钟，得到铅层表面沉积了聚苯胺层的石墨烯栅本体； (4)在步骤(3)制得的石墨烯栅本体的外围围上边框，然后再在边框外围焊接极耳，得到铅酸蓄电池板栅。
7.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨烯纸采用如下方法制得:将石墨烯置于水中超声分散形成浓度为0.5~5g/L的石墨烯悬浮液，用微孔滤膜过滤所述石墨烯悬浮液，形成石墨烯层；将所述带有石墨烯层的微孔滤膜放入烘箱中干燥，然后将石墨烯层从微孔滤膜上揭下，得到石墨烯纸。
8.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述石墨烯纸的厚度为10~200 μ m。
9.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述两极板，阴极和阳极的间距为25~35mm。
10.如权利要求6所述的铅酸蓄电池板栅的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氟硼酸、硼酸和蛋白胨的浓度分别为:2(T60g/L、3(T40g/L和0.8^1.2g/L。
【文档编号】H01M4/68GK103855404SQ201210498680
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2012年11月29日
【发明者】周明杰, 钟玲珑, 王要兵, 吴凤 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司