El grafeno es un nuevo tipo de material conductor de estructura bidimensional, que se compone de una sola capa de átomos de carbono y su unidad estructural básica es una estructura de anillo de seis miembros, que tiene una buena estabilidad química. Además, el grafeno tiene un área de superficie específica alta, que no solo proporciona una gran interfaz de reacción, sino que también mejora la dispersión de los nanomateriales superficiales. La alta conductividad del grafeno favorece la transferencia de carga de electrones en el proceso de reacción electroquímica; El bobinado entre las láminas de grafeno puede proporcionar la estructura de poros
propicia para la penetración de electrolitos y la difusión de iones, por lo que el material compuesto conductor construido a base de grafeno como aditivo de electrodo negativo puede mejorar significativamente el rendimiento electroquímico de las baterías de plomo-ácido..

Sin embargo, debido a la baja densidad de los materiales de grafeno, se producirá un efecto de flotación de carbono cuando se agregue a la pasta de plomo negativa, lo que también conducirá a una combinación suelta de plomo y carbono. Además, la introducción de materiales de grafeno agravará el problema del desprendimiento de hidrógeno en el electrodo negativo y hará que el electrolito pierda agua y se seque, por lo que será necesario modificar el compuesto; Al mismo tiempo, los materiales de grafeno son fáciles de agregar y apelmazar, la superficie es lisa e inerte, lo que no favorece la combinación con otros materiales, por lo que debe funcionalizarse de manera efectiva.

Características técnicas:
La invención proporciona un método de preparación de material compuesto de óxido de plomo soportado en óxido de grafeno reducido para baterías de plomo y carbono .

La dispersión de óxido de grafeno se mezcla completamente con anilina y solución de acetato de plomo (el valor de pH se ajusta con solución alcalina de KOH) y luego se agrega al recipiente de reacción para la reacción hidrotermal (180 ℃); Separar el hidrogel compuesto de grafeno/plomo en el producto de reacción y lavarlo con etanol anhidro y agua desionizada; Luego, primero se condensó -(60 ℃) y luego se liofilizó (vacío, -60 ℃) para obtener el aerogel compuesto de óxido de grafeno/óxido de plomo reducido; El aerogel compuesto de óxido de plomo/GO reducido se calcinó bajo la protección de argón (450 ℃, 2 horas, velocidad de calentamiento de 5 ℃/min), y se obtuvo el compuesto de óxido de plomo con soporte de GO reducido.

El método de aplicación del material compuesto de óxido de plomo soportado por RGO obtenido es el siguiente: el material compuesto se usa como un aditivo de electrodo negativo, mezclado con polvo de plomo, negro de acetileno, sulfato de bario, ácido húmico, sulfonato de lignina de sodio, fibra corta, agua desionizada y ácido sulfúrico diluido, y recubierto en la rejilla de plomo, y la placa generadora de electrodo negativo de la batería de plomo-ácido se obtiene después del curado.

El óxido de grafeno reducido en la invención se refiere a que el grafito se intercala y dispersa primero por un método químico, y los grupos funcionales que contienen oxígeno se modifican en su superficie para formar óxido de grafito u óxido de grafeno; Y luego se usa un fuerte agente reductor para reducir y eliminar los grupos funcionales en la superficie para obtener óxido de grafeno reducido. El grafeno preparado por este método tiene más defectos en la superficie, contiene más grupos funcionales que contienen oxígeno y es fácil de modificar en la superficie. Además, este método puede realizar la producción a gran escala de grafeno y es más adecuado para aplicaciones industriales que la extracción de grafeno por métodos físicos.

El material nanocompuesto de óxido de plomo/óxido de grafeno reducido preparado por la invención se carga uniformemente con partículas de óxido de plomo entre las láminas de grafeno reducido, y el tamaño del diámetro es controlable entre 50300 nm, y el grupo funcional amino o imino en la molécula de anilina puede adsorberse de manera efectiva. iones de plomo a través de la acción electrostática y la complejación de coordinación. -Además, el grupo funcional que contiene nitrógeno tiene reducibilidad y puede ser REDOX adsorbido con iones de plomo con fuertes propiedades oxidantes, lo que mejora la capacidad de adsorción de la lámina de óxido de grafeno a iones de plomo, aumenta el sitio activo del material compuesto y enriquece el rendimiento Características del material compuesto. Se evita la aglomeración de grafeno y se logra la dispersión uniforme de grafeno y compuestos de plomo. Y mejorar la densidad de los materiales de carbono, reducir el fenómeno del carbono flotante en el proceso de mezcla de grafeno y materiales de ánodo de plomo, puede mejorar significativamente la capacidad de aceptación de carga de las baterías de plomo-ácido y la vida útil del ciclo HRPSoC; Al mismo tiempo, el dopaje con nitrógeno y el compuesto de óxido de plomo y grafeno pueden aumentar efectivamente el sobrepotencial de evolución de hidrógeno del aditivo y mejorar el problema de pérdida de agua de las baterías de plomo-carbono.

Datos de prueba:
la placa generadora de electrodo negativo producida y la placa positiva de la batería de plomo-ácido se ensamblaron en una batería rica en líquido, y se midió y comparó la vida útil del ciclo y la capacidad específica de la condición de carga parcial de alta velocidad (HRSoC). (los datos se muestran en la Tabla 1 y la Figura 1). Los resultados muestran que el rendimiento del ciclo y la capacidad específica de la batería de plomo-carbono mejoran significativamente en comparación con la batería de plomo-ácido tradicional (relación de par en blanco) después de la introducción de aditivos de grafeno por métodos convencionales, y la batería de plomo-carbono con el aditivo preparado por la invención ha mejorado aún más en términos de ciclo de vida HRPSoC y capacidad específica.

Tabla 1 . Comparación de pruebas de rendimiento de baterías de ácido-led ricas en líquido

HIGO. 2 muestra la comparación del rendimiento de evolución de hidrógeno de la placa generadora negativa preparada. Como se puede ver en la figura, el blanco sin agregar material de grafeno tiene el sobrepotencial más alto para la evolución proporcional de hidrógeno, mientras que el material de grafeno común agregado de acuerdo con el método común tiene el sobrepotencial de evolución proporcional más bajo de hidrógeno, que es inseparable de la influencia de el propio material de carbono tiene un bajo potencial de evolución de hidrógeno. Sin embargo, después de agregar el aditivo de óxido de grafeno reducido/óxido de plomo preparado por la invención, la relación de sobrepotencial de evolución de hidrógeno de la placa negativa es aproximadamente la misma que la del par en blanco sin la adición de grafeno.

HIGO. 2 . Comparación del rendimiento de evolución de hidrógeno de la placa de electrodos

HIGO. 3. Fotografía con microscopio electrónico de barrido (SEM) de la muestra preparada de compuestos de óxido de plomo soportados por GO reducido

Figura 4. Foto de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de la muestra compuesta de óxido de plomo soportada por DGO preparada