铅酸电池负极铅膏、负极的制备方法和铅酸电池技术

本发明专利技术公开了一种铅酸电池负极铅膏、负极的制备方法和铅酸电池，其中，所述负极铅膏的制备过程中加入石墨烯浆料，所述石墨烯浆料中包括石墨烯、溶剂和微细气泡，所述微细气泡的粒径小于100μm，所述微细气泡的浓度大于106个/ml。本发明专利技术的石墨烯浆料能够达到不添加或极少量添加分散剂的条件下，导电剂均匀分散的效果，有益于导电浆料的运输、保存和使用。当应用于铅酸电池电极制备过程时，微细气泡在干燥过程中消失，不引入任何杂质，能够更好的发挥导电剂的导电特性。导电剂的导电特性。导电剂的导电特性。

【技术实现步骤摘要】
铅酸电池负极铅膏、负极的制备方法和铅酸电池
本申请是分案申请，其母案是申请日为2019年9月11日，申请号为201910856863.1、专利技术名称为“导电浆料及其制备方法”的专利技术专利申请。


[0001]本专利技术涉及导电材料领域，更具体的涉及一种铅酸电池负极铅膏、负极的制备方法和铅酸电池。

技术介绍

[0002]由于石墨烯具有超高导电性、超薄二维、高化学稳定性等特点，在电池导电浆料上广受青睐，石墨烯和活性物质可以通过“面
‑
点”式接触。同时，碳纳米管也具有较高导电性，且和活性物质可以通过“线
‑
点”式接触。同时含量石墨烯和碳纳米管的复合导电浆料可以实现“面
‑
线
‑
点”式接触，大幅度提高整个电极的导电性，同时降低整个电极中导电剂的使用量，从而实现更多活性物质的用量和致密堆积，从而提高电池的质量比容量和体积比容量。但石墨烯、碳纳米管由于具有较强的范德华力和高比表面积，在导电浆料中很容易团聚、堆叠甚至沉淀，极大的限制导电浆料的储存和实际应用。为了提高导电浆料的稳定性，通常需要加入大量的分散剂或添加剂，这类分散剂或添加剂通常不具有电导性。这样带有分散剂或添加剂的复合浆料在实际应用到电池电极中时，会严重影响导电剂和活性物质的接触，从而影响其导电增强效果。

技术实现思路

[0003]针对导电剂石墨烯和碳纳米管的导电浆料容易团聚、堆叠甚至沉淀的技术问题，本专利技术提供一种导电浆料及其制备方法。通过导电浆料中引入微细气泡，通过导电剂石墨烯和/或碳纳米管的高比表面积吸附作用，微细气泡会自发吸附在石墨烯片和/或碳纳米管的周围，使得石墨烯和/或碳纳米管在导电浆料中能够均匀稳定分散。
[0004]一方面，本专利技术导电浆料，其成分包括导电剂、微细气泡和液体，其中，所述导电剂包括石墨烯和/或碳纳米管，所述微细气泡粒径的粒径小于100μm，所述微细气泡的浓度大于106个/ml。
[0005]在一些实施例中，所述液体包括：水、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、异丙醇(IPA)、丁酮(MEK)或甲苯中的一种。
[0006]在一些实施例中，所述微细气泡的粒径范围为10nm至10μm。
[0007]在一些实施例中，所述微细气泡的粒径范围为100nm至300nm，所述微细气泡的浓度介于108至109个/ml。
[0008]在一些实施例中，所述微细气泡中气体的类型包括：空气、氧气、氮气、氩气、氢气、氦气或臭氧中的一种或多种。
[0009]在一些实施例中，所述导电剂的质量含量为0.5wt.％至8wt.％。
[0010]在一些实施例中，所述导电剂包括石墨烯和碳纳米管，其中石墨烯与碳纳米管的
质量比介于1：10至1：0.1之间。
[0011]另一方面，本专利技术还包括一种制备导电浆料的制备方法，包括步骤：将液体与气体经过气液分散方法形成气液混合流体；将导电剂加入气液混合流体中，搅拌和/或超声处理后，得到导电浆料；其中，气液混合流体中含有微细气泡，微细气泡的粒径小于100μm，微细气泡的浓度大于106个/ml。
[0012]在一些实施例中，气液混合方法包括：所述气液分散法包括：机械剪切法、超声波空化法、加压溶气释气法、微多孔分散气体法、射流曝气法、气浮泵产气法、或电解法中的一种或多种。
[0013]再一方面，本专利技术还包括一种上述导电浆料用于电池的电极制备的用途。
[0014]本专利技术与现有技术相比的有益技术效果在于：(1)本专利技术得到的导电浆料，将导电剂(石墨烯和/或碳纳米管)分散到含大量微细气泡的液体中，通过石墨烯与碳纳米管的高比表面积吸附作用，这些微细气泡会自发吸附在导电剂的周围。根据Stokes公式R＝ρgd2/18μ(ρ＝密度，g＝重力加速度，d＝气泡直径，μ＝粘滞度)。液体中小气泡的上升速度和气泡直径的平方成正比，得到的微细气泡直径越小，在水中的存在的时间越长，也越稳定。由于微细气泡粒径小，在液体中受到的浮力作用也远小于普通气泡，因此微细气泡在液体中的上升速度缓慢，具有在液体中能够存在时间长的特性。当大量微细泡分散在导电剂的周围，能够使得导电剂在导电浆料中能够均匀稳定分散。达到不使用或者极少量使用分散剂或添加剂的效果。
[0015](2)当本专利技术得到的导电浆料用于实际电池电极制备过程时，含微细气泡的导电浆料非常易于保存，放置数月不产生沉淀，满足导电浆料存储及运输中需要放置一段时间的需求。避免了现有石墨烯分散液需要进行分散处理后才能使用的问题，可以直接用于电池的电极制备。
[0016](3)本专利技术导电浆料不含分散剂或添加剂，导电浆料中含有的微细气泡在电极制备的干燥过程中自发消失，其中不引入任何杂质，避免了分散剂或添加剂成分影响导电剂和活性物质的接触，从而能够更好的发挥石墨烯的高导电性的特点，显著提升电池的电化学性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术导电浆料的制备过程步骤图；图2为ISO 20480
‑
1:2017中根据气泡粒径对气泡定义分类示意图；图3为本专利技术一实施例气浮泵产气法制备气液混合流体的装置示意图。
[0018]附图中的符号说明：1气液混合泵；2气液分离罐；3水槽；4释气器；5水路阀门；6气路阀门；7压力阀门；8压力表；9进水管路a；10进水管路b；11连接管路；12出水管路；13进气管路；14气体管路；S1、S2步骤。
具体实施方式
[0019]以下通过具体实施例说明本专利技术的技术方案。应该理解，本专利技术提到的一个或者
多个步骤不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法和步骤，或者这些明确提及的步骤间还可以插入其他方法和步骤。还应理解，这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的目的，而非限制每个方法的排列次序或限定本专利技术的实施范围，其相对关系的改变或调整，在无实质
技术实现思路
变更的条件下，亦可视为本专利技术可实施的范畴。
[0020]实施例中所采用的原料和仪器，对其来源没有特定限制，在市场购买或者按照本领域内技术人员熟知的常规方法制备即可。
[0021]实施例1本实施例提供一种导电浆料的制备方法，其制备步骤如图1所示，包括步骤S1和S2：S1：将液体与气体经过气液分散方法形成气液混合流体；S2：将导电剂加入气液混合流体中，搅拌和/或，超声处理后，得到导电浆料。
[0022]其中，导电剂包括石墨烯和/或碳纳米管；液体包括水、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、异丙醇(IPA)、丁酮(MEK)或甲苯中的一种；得到的气液混合流体中含有微细气泡，微细气泡的粒径小于100μm，微细气泡的浓度大于106个/ml；微细气泡中气体的类型包括空气、氧气、氮气、氩气、氢气、氦气或臭氧中的一种或多种。
[0023]以下例举详细的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅酸电池负极铅膏的制备方法，其特征在于，所述负极铅膏的制备过程中加入石墨烯浆料，所述石墨烯浆料中包括石墨烯、溶剂和微细气泡，所述微细气泡的粒径小于100μm，所述微细气泡的浓度大于106个/ml。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微细气泡为超微气泡，所述超微气泡的粒径小于1μm。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯在所述铅膏的质量含量介于0.05％至1％。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，石墨烯浆料的质量浓度介于3wt.％至5wt.％；优选地，为4wt.％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铅膏的视密度控制在4.0
±
0.5g/cm3。6.如权利要求1所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树斌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：