Il grafene è un nuovo tipo di materiale conduttivo a struttura bidimensionale, composto da un singolo strato di atomi di carbonio e la sua unità strutturale di base è una struttura ad anello a sei membri, che ha una buona stabilità chimica. Inoltre, il grafene ha un'elevata superficie specifica, che non solo fornisce un'ampia interfaccia di reazione, ma migliora anche la dispersione dei nanomateriali di superficie. L'elevata conducibilità del grafene favorisce il trasferimento della carica elettronica nel processo di reazione elettrochimica; L'avvolgimento tra i fogli di grafene può fornire la struttura dei pori
che favorisce la penetrazione dell'elettrolita e la diffusione degli ioni, quindi il materiale composito conduttivo costruito a base di grafene come additivo dell'elettrodo negativo può migliorare significativamente le prestazioni elettrochimiche delle batterie al piombo.

Tuttavia, a causa della bassa densità dei materiali di grafene, si verificherà un effetto di galleggiamento del carbonio quando aggiunto alla pasta di piombo negativa, che porterà anche alla combinazione libera di piombo e carbonio. Inoltre, l'introduzione di materiali in grafene aggraverà il problema dell'evoluzione dell'idrogeno nell'elettrodo negativo e farà sì che l'elettrolita perda acqua e si prosciughi, quindi deve essere composito modificato; Allo stesso tempo, i materiali in grafene sono facili da aggregare e incrostare, la superficie è liscia e inerte, il che non favorisce il composito con altri materiali, quindi deve essere efficacemente funzionalizzato.

Caratteristiche tecniche:
L'invenzione fornisce un metodo di preparazione di materiale composito di ossido di piombo supportato da ossido di grafene ridotto per batterie al piombo-carbone .

La dispersione di ossido di grafene viene accuratamente miscelata con anilina e soluzione di acetato di piombo (il valore del pH viene regolato con una soluzione alcalina KOH) e quindi aggiunta al recipiente di reazione per la reazione idrotermale (180 ℃); Separare l'idrogel composito grafene/piombo nel prodotto di reazione e lavarlo con etanolo anidro e acqua deionizzata; Quindi è stato prima condensato -(60℃) e poi liofilizzato (vuoto, -60℃) per ottenere l'aerogel composito di ossido di grafene ridotto/ossido di piombo; L'aerogel composito di ossido di piombo/GO ridotto è stato calcinato sotto la protezione dell'argon (450 ℃, 2 ore, velocità di riscaldamento di 5 ℃/min) ed è stato ottenuto il composito di ossido di piombo supportato da GO ridotto.

Il metodo di applicazione del materiale composito di ossido di piombo supportato da RGO ottenuto è il seguente: il materiale composito viene utilizzato come additivo per elettrodi negativi, miscelato con polvere di piombo, nero di acetilene, solfato di bario, acido umico, solfonato di lignina di sodio, fibra corta, acqua deionizzata e acido solforico diluito, e rivestito sulla griglia di piombo, e la piastra del generatore di elettrodi negativi della batteria al piombo si ottiene dopo l'indurimento.

L'ossido di grafene ridotto nell'invenzione si riferisce alla grafite che viene prima intercalata e dispersa mediante metodo chimico, e gruppi funzionali contenenti ossigeno vengono modificati sulla sua superficie per formare ossido di grafite o ossido di grafene; E poi viene utilizzato un forte agente riducente per ridurre ed eliminare i gruppi funzionali sulla superficie per ottenere una riduzione dell'ossido di grafene. Il grafene preparato con questo metodo ha più difetti superficiali, contiene più gruppi funzionali contenenti ossigeno ed è facile da modificare la superficie. Inoltre, questo metodo può realizzare la produzione su larga scala di grafene ed è più adatto per applicazioni industriali rispetto allo stripping del grafene con metodo fisico.

Il materiale nanocomposito di ossido di grafene ridotto/ossido di piombo preparato dall'invenzione è caricato uniformemente con particelle di ossido di piombo tra i fogli di grafene ridotti e la dimensione del diametro è controllabile tra 50300 nm e il gruppo funzionale amminico o immino nella molecola di anilina può adsorbire efficacemente ioni di piombo attraverso l'azione elettrostatica e la complessazione della coordinazione. -Inoltre, il gruppo funzionale contenente azoto ha riducibilità e può essere adsorbito REDOX con ioni di piombo con forti proprietà ossidanti, che migliora la capacità di adsorbimento del foglio di ossido di grafene agli ioni di piombo, aumenta il sito attivo del materiale composito e arricchisce le prestazioni caratteristiche del materiale composito. Si evita l'agglomerazione del grafene e si realizza la dispersione uniforme del grafene e dei composti di piombo. E migliorare la densità dei materiali di carbonio, ridurre il fenomeno del carbonio galleggiante nel processo di miscelazione di grafene e materiali anodici di piombo, può migliorare significativamente la capacità di accettazione della carica delle batterie al piombo e la durata del ciclo HRPSoC; Allo stesso tempo, il drogaggio con azoto e il composto di ossido di piombo e grafene possono aumentare efficacemente il potenziale di evoluzione dell'idrogeno dell'additivo e migliorare il problema della perdita d'acqua delle batterie piombo-carbone.

Dati del test:
la piastra del generatore dell'elettrodo negativo prodotta e la piastra positiva della batteria al piombo sono state assemblate in una batteria ricca di liquido e sono state misurate e confrontate la durata del ciclo e la capacità specifica della condizione di carica parziale ad alta velocità (HRSoC) (i dati sono mostrati in Tabella 1 e Figura 1). I risultati mostrano che le prestazioni del ciclo e la capacità specifica della batteria al piombo-carbone sono significativamente migliorate rispetto a quelle della tradizionale batteria al piombo-acido (rapporto delle coppie vuote) dopo l'introduzione di additivi di grafene con metodi convenzionali e la batteria al piombo-carbone con l'additivo preparato dall'invenzione è ulteriormente migliorato in termini di ciclo di vita HRPSoC e capacità specifica.

Tabella 1 . Confronto dei test delle prestazioni delle batterie al piombo-acido ricche di liquido

FICO. 2 mostra il confronto delle prestazioni di evoluzione dell'idrogeno della piastra del generatore negativo preparata. Come si può vedere dalla figura, il bianco senza l'aggiunta di materiale di grafene ha il più alto potenziale di evoluzione dell'idrogeno proporzionale, mentre il materiale di grafene comune aggiunto secondo il metodo comune ha il più basso potenziale di evoluzione dell'idrogeno proporzionale, che è inseparabile dall'influenza di il materiale di carbonio stesso ha un basso potenziale di evoluzione dell'idrogeno. Tuttavia, dopo l'aggiunta dell'additivo ossido di grafene ridotto/ossido di piombo preparato dall'invenzione, il rapporto del sovrapotenziale di evoluzione dell'idrogeno della piastra negativa è approssimativamente uguale a quello della coppia vuota senza l'aggiunta di grafene,

FICO. 2 . Confronto delle prestazioni di evoluzione dell'idrogeno della piastra dell'elettrodo

FICO. 3. Foto al microscopio elettronico a scansione (SEM) del campione preparato di compositi di ossido di piombo supportati da GO ridotto

Figura 4. Foto al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) del campione composito di ossido di piombo supportato da DGO