Графен представляет собой новый тип проводящего материала с двумерной структурой, который состоит из одного слоя атомов углерода, а его основной структурной единицей является шестичленная кольцевая структура, обладающая хорошей химической стабильностью. Кроме того, графен имеет высокую удельную поверхность, что не только обеспечивает большую поверхность раздела, но и улучшает диспергирование поверхностных наноматериалов. Высокая проводимость графена способствует переносу электронного заряда в процессе электрохимической реакции; Намотка между листами графена может обеспечить пористую структуру,
способствующую проникновению электролита и диффузии ионов, поэтому проводящий композитный материал, построенный на основе графена в качестве добавки отрицательного электрода, может значительно улучшить электрохимические характеристики свинцово-кислотных аккумуляторов..

Однако из-за низкой плотности графеновых материалов при добавлении к отрицательной свинцовой пасте будет возникать эффект плавания углерода, что также приведет к рыхлому сочетанию свинца и углерода. Более того, введение графеновых материалов усугубит проблему выделения водорода в отрицательном электроде и приведет к потере воды и высыханию электролита, поэтому его необходимо модифицировать композитом; В то же время графеновые материалы легко агрегируются и слеживаются, поверхность гладкая и инертная, что не способствует комбинированию с другими материалами, поэтому его необходимо эффективно функционализировать.

Технические характеристики:
Изобретение обеспечивает способ получения композиционного материала на основе оксида свинца на основе восстановленного оксида графена для свинцово-угольной батареи .

Дисперсию оксида графена тщательно смешивают с раствором анилина и ацетата свинца (значение рН регулируют раствором щелочи KOH), а затем добавляют в реакционный котел для гидротермальной реакции (180 ℃); Отделите композитный гидрогель графен/свинец в продукте реакции и промойте его безводным этанолом и деионизированной водой; Затем его сначала конденсировали при -(60 ℃), а затем лиофилизировали (вакуум, -60 ℃), чтобы получить композитный аэрогель из восстановленного оксида графена/оксида свинца; Восстановленный композитный аэрогель GO/оксид свинца был прокален под защитой аргона (450 ℃, 2 часа, скорость нагрева 5 ℃/мин), и был получен композит оксида свинца на подложке с восстановленным GO.

Способ применения полученного композиционного материала на основе оксида свинца на основе RGO заключается в следующем: композитный материал используется в качестве добавки к отрицательному электроду в смеси со свинцовым порошком, ацетиленовой сажей, сульфатом бария, гуминовой кислотой, сульфонатом лигнина натрия, коротким волокном, деионизированной водой. и разбавленной серной кислотой, и нанесенным на свинцовую сетку, а пластина генератора отрицательного электрода свинцово-кислотного аккумулятора получается после отверждения.

Восстановленный оксид графена в изобретении относится к графиту, интеркалированному и диспергированному сначала химическим способом, и кислородсодержащие функциональные группы модифицированы на его поверхности с образованием оксида графита или оксида графена; А затем используется сильный восстановитель для восстановления и устранения функциональных групп на поверхности, чтобы получить восстановленный оксид графена. Графен, полученный этим методом, имеет больше поверхностных дефектов, содержит больше кислородсодержащих функциональных групп и легко модифицируется на поверхности. Более того, этот метод позволяет реализовать крупномасштабное производство графена и больше подходит для промышленных применений, чем удаление графена физическим методом.

Нанокомпозитный материал из восстановленного оксида графена/оксида свинца, полученный в соответствии с изобретением, равномерно загружен частицами оксида свинца между листами восстановленного графена, а размер диаметра регулируется в пределах 50–300 нм, а амино- или иминофункциональная группа в молекуле анилина может эффективно адсорбировать ионы свинца за счет электростатического действия и координационного комплексообразования. -Более того, азотсодержащая функциональная группа обладает способностью к восстановлению и может быть адсорбирована REDOX ионами свинца с сильными окислительными свойствами, что повышает адсорбционную способность листа оксида графена к ионам свинца, увеличивает активный центр композитного материала и улучшает характеристики. характеристики композиционного материала. Избегается агломерация графена и реализуется равномерная дисперсия соединений графена и свинца. И улучшить плотность углеродных материалов, уменьшить явление плавающего углерода в процессе смешивания материалов графена и свинцового анода, может значительно улучшить емкость приема заряда свинцово-кислотных аккумуляторов и срок службы цикла HRPSoC; В то же время легирование азотом и композит из оксида свинца и графена могут эффективно увеличить перенапряжение выделения водорода в добавке и решить проблему потери воды в свинцово-углеродных батареях.

Данные испытаний:
изготовленная пластина генератора отрицательного электрода и положительная пластина свинцово-кислотной батареи были собраны в аккумулятор с высоким содержанием жидкости, а также были измерены и сравнены срок службы и удельная емкость высокоскоростного частично заряженного состояния (HRSoC). (данные приведены в табл. 1 и на рис. 1). Результаты показывают, что производительность цикла и удельная емкость свинцово-углеродной батареи значительно улучшаются по сравнению с традиционной свинцово-кислотной батареей (соотношение холостых пар) после введения графеновых добавок обычными методами, а свинцово-угольная батарея с добавкой, приготовленной согласно изобретению, дополнительно улучшилась с точки зрения срока службы цикла HRPSoC и удельной емкости.

Таблица 1 . Сравнение тестов производительности свинцово-кислотных аккумуляторов с высоким содержанием жидкости

ИНЖИР. 2 показано сравнение характеристик выделения водорода подготовленной пластиной отрицательного генератора. Как видно из рисунка, заготовка без добавления графенового материала имеет наибольшее перенапряжение пропорционального выделения водорода, в то время как обычный графеновый материал, добавленный по общепринятой методике, имеет наименьшее пропорциональное перенапряжение выделения водорода, которое неотделимо от влияния сам углеродный материал имеет низкий перенапряжение выделения водорода. Однако после добавления восстановленной добавки оксида графена/оксида свинца, полученной в соответствии с изобретением, отношение перенапряжения выделения водорода отрицательной пластины примерно такое же, как у пустой пары без добавления графена.

ИНЖИР. 2 . Сравнение характеристик выделения водорода электродной пластиной

ИНЖИР. 3. Снимок, сделанный с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) приготовленного образца композитов оксида свинца на носителе с восстановленным GO.

Рисунок 4. Просвечивающая электронная микроскопия ( ПЭМ ) подготовленного образца композита оксида свинца на основе DGO.