一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法与流程

本申请涉及铅酸蓄电池板栅，尤其是涉及一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法。

背景技术：

1、极板是铅酸蓄电池的核心组成，极板的性能直接决定了电池的使用寿命，其中板栅的性能至关重要。首先，板栅的表面性质可影响其与活性物质的结合程度；其次，板栅较高的硬度有利于后续的涂板与固化工序的实施；再次，板栅的电化学性能也十分重要，正极板栅的阳极电位越高，析氧电位也越高，电池失水现象越轻微；最后且是最重要的是，板栅的耐腐蚀性能可有效的降低板栅的腐蚀速率，防止其发生晶间腐蚀造成板栅断裂进而影响板栅的电流传导。目前最常用的板栅合金是铅钙合金，但是由于起停电池通常在部分荷电状态下进行高倍率充放电循环，且在使用过程中环境温度较高，正极板栅的腐蚀速率较快，因此需要研发一种新的板栅合金，以有效的提高合金耐腐蚀性能。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种耐腐蚀的合金板栅，本申请提供一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅及其制备方法。

2、本申请一方面，提供了一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，所述板栅所使用的合金的各原料组分质量百分比配比包括：钙0.02％～0.08％，锡1.0～2.0％，铝0.002～0.05％，石墨烯材料0.001～0.02％，余量为铅和不可避免的杂质；所述配比中，所述钙和铝质量比为3:1。

3、可选的，所述石墨烯材料粒径8～15μm，比表面积400～600m2/g。

4、可选的，所述石墨烯材料粒径20～50μm，比表面积小于50m2/g。

5、可选的，所述石墨烯材料粒径0.5～5μm，比表面积1000～1200m2/g。

6、可选的，所述铅的纯度不低于99.994％。

7、可选的，所述锡、钙和铝的纯度不低于98％。

8、本申请另一方面，提供了上述蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，包括以下步骤：

9、s1、对照合金配制：取配方量80～95％的铅和配方量的其它金属原料，将50～80％的铅融化成铅液，继续升温至600～620℃，加入配方量的钙和铝，而后继续加入剩余铅并缓慢降温至440～460℃，最后加入锡，持续搅拌至共熔状态，制得对照合金；

10、s2、铅-石墨烯合金的制备：取配方量石墨烯粉料，加入十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，充分搅拌并超声分散，配制成石墨烯分散液；将石墨烯分散液加入到剩余配方量的铅粉，混合球磨，而后真空干燥，得到铅-石墨烯粉复合粉体；将铅-石墨烯粉复合粉体加热至融化，混合后铸锭除渣，制得到铅-石墨烯合金；

11、s3、石墨烯基合金配制：取50～80％质量份的步骤s1制得的对照合金，加热熔化成铅液，将s2制得的铅-石墨烯合金加入铅液中熔化，将剩余质量份的步骤s1制得的对照合金加入铅液中，搅拌均匀，铸锭除渣，制得石墨烯基合金；

12、s4、石墨烯基耐腐蚀合金板栅制备：取步骤s3制得的石墨烯基合金熔化，并按照铸带工艺，在400～450℃温度条件下铸带，制得石墨烯基耐腐蚀合金板栅。

13、可选的，所述步骤s1和步骤s2中，所述加热至融化的加热温度控制在400℃。

14、可选的，所述步骤s2中，所述石墨烯粉料，加入1～3g/l十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，配置成重量浓度为0.1～6.0％的石墨烯分散液。

15、可选的，所述步骤s2中，所述混合球磨在氩气保护下进行，混合球磨24h，球磨转速控制在1000～1500rpm/min。

16、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

17、1.本发明提供的石墨烯基耐腐蚀合金材料与铅钙锡铝合金相比，不仅细化了合金的晶粒而且提高了合金耐腐蚀性能；该合金在高温环境下耐腐蚀性能良好，使用寿命长；利用本发明制得的石墨烯-金属复合材料能有效解决汽车起停电池和深循环电池在高温环境下正极板栅的腐蚀问题；此合金非常适用于汽车起停电池及深循环电池。

18、2.本发明所述的石墨烯基耐腐蚀合金制备方法，制备方法简单，易操作且能耗低；通过共熔炼、搅拌的方式将铅-石墨烯合金预制锭与铅钙锡铝对照合金均匀熔合，这样制备出的石墨烯-金属复合材料中石墨烯分布均匀，不会发生团聚现象，整个合金的导热和散热效率均较高。

19、3.本发明的制备方法，单独制备了铅-石墨烯合金，能够使石墨烯均匀的分散在铅合金中，后续使用方便，铅金属内部的石墨烯不会浮出，这样既便于控制石墨烯基耐腐蚀合金在后续使用过程中石墨烯的含量，又能保持石墨烯在铅合金中均匀的分布状态。

技术特征：

1.一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述板栅所使用的合金的各原料组分质量百分比配比包括：钙0.02％～0.08％，锡1.0～2.0％，铝0.002～0.05％，石墨烯材料0.001～0.02％，余量为铅和不可避免的杂质；所述配比中，所述钙和铝质量比为3:1。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述石墨烯材料粒径8～15μm，比表面积400～600m2/g。

3.根据权利要求1所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述石墨烯材料粒径20～50μm，比表面积小于50m2/g。

4.根据权利要求1所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述石墨烯材料粒径0.5～5μm，比表面积1000～1200m2/g。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述铅的纯度不低于99.994％。

6.根据权利要求2～4任意一项所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，其特征在于，所述锡、钙和铝的纯度不低于98％。

7.如权利要求1所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，其特征在于，所述步骤s1和步骤s2中，所述加热至融化的加热温度控制在400℃。

9.根据权利要求7所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述石墨烯粉料，加入1～3g/l十二烷基苯璜酸钠表面活性剂溶液中，配置成重量浓度为0.1～6.0％的石墨烯分散液。

10.根据权利要求7所述的一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述混合球磨在氩气保护下进行，混合球磨24h，球磨转速控制在1000～1500rpm/min。

技术总结
本申请一方面公开了一种蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅，所述板栅所使用的合金的各原料组分质量百分比配比包括：钙0.02％～0.08％，锡1.0～2.0％，铝0.002～0.05％，石墨烯材料0.001～0.02％，余量为铅和不可避免的杂质；所述配比中，所述钙和铝质量比为3:1。本申请另一方面还公开了上述蓄电池石墨烯基耐腐蚀合金板栅的制备方法。本申请在高温环境下耐腐蚀性能良好，使用寿命长，导热和散热效率均较高，同时制备工艺简单，易操作且能耗低。

技术研发人员：高士元,张树祥,薛胜凡,张波,王金梅,周国栋,蔡运功,韩婷婷
受保护的技术使用者：安徽理士电源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14