本發(fā)明涉及一種鉛碳電池用石墨烯材料的改性方法，屬于鉛碳電池制作技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)展新能源汽車(chē)和非化石能源，保護(hù)地球環(huán)境，減少二氧化碳排放，已經(jīng)成為世界各國(guó)的共識(shí)，在新能源汽車(chē)和太陽(yáng)能風(fēng)能利用中，動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池已成為關(guān)鍵的制約因素之一。鉛酸蓄電池至今已有150年歷史，由于其工藝成熟、性能穩(wěn)定、安全性高、價(jià)格低廉，已在交通運(yùn)輸、電力、通信、國(guó)防、鐵路等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而廣闊的動(dòng)力和儲(chǔ)能市場(chǎng)對(duì)鉛酸蓄電池技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。
通過(guò)將高比表面碳材料（如活性炭、活性炭纖維或石墨烯等）摻入活性物質(zhì)中制作鉛碳電池，不但可以改善活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能，降低電池的內(nèi)阻；而且在充放電過(guò)程中，碳素材料還能改善活性物質(zhì)充放電產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)，從而提高電池的性能。在大多數(shù)情況下，人們是直接將碳材料與電極材料中的主要活性物質(zhì)如氧化鉛粉、粘結(jié)劑等添加劑在一定量溶劑（水和硫酸）中進(jìn)行機(jī)械混合，獲得鉛膏，然后涂覆在鉛合金板柵上，經(jīng)固化、干燥、化成得到極板。但這樣一種制備過(guò)程，由于碳材料和鉛粉密度相差非常大，難以保證碳材料與鉛粉均勻混合；且鉛膏混合物體系中活性物質(zhì)和碳材料之間界面存在著不相容性，這種不相容性一方面會(huì)增加界面歐姆電阻，另一方面會(huì)影響涂膏的穩(wěn)固性、極板和鉛膏的結(jié)合能力。
中國(guó)專(zhuān)利201010608794.1公開(kāi)了一種鉛碳復(fù)合材料，通過(guò)電沉積的方法將鉛沉積到碳材料表面，實(shí)現(xiàn)了鉛與碳材料之間的均勻混合，但制作成本較高，難以工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。
中國(guó)專(zhuān)利201510373420.9提出將碳材料加入到可溶性鉛鹽溶液中攪拌震蕩，通過(guò)物理吸附使其表面負(fù)載鉛離子，但是無(wú)法保證鉛均勻且足量地負(fù)載在碳材料上，達(dá)不到預(yù)期的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種鉛碳電池用石墨烯材料的改性方法，合成得到表面均勻包覆鉛的石墨烯材料。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：鉛碳電池用石墨烯材料的改性方法，操作步驟如下：
步驟一：graphene-SDBS制備
將石墨烯加入到濃度為0.01～0.03mol/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，超聲波處理5～10min，以100～500rpm震蕩，水浴反應(yīng)24～48h，再?lài)婌F干燥，得到表面吸附有十二烷基苯磺酸鈉的石墨烯材料graphene-SDBS，所述石墨烯與十二烷基苯磺酸鈉溶液的質(zhì)量比為0.5%～1.2%；
步驟二：graphene-SDBS化學(xué)吸附鉛離子
將上述graphene-SDBS加入到濃度為10～20mg/L的可溶性鉛鹽溶液中，以20～240rpm 速度震蕩，水浴反應(yīng)0.5～5h，再?lài)婌F干燥，得到改性石墨烯材料，所述graphene-SDBS與可溶性鉛鹽溶液的質(zhì)量比為0.15%～0.35%。
進(jìn)一步的方案是：步驟一中所述超聲波頻率為26～30KHz；步驟一及步驟二中所述水浴反應(yīng)溫度為45～55℃，噴霧干燥的壓縮空氣流量為450～500L/h，進(jìn)風(fēng)溫度為150～170℃，噴霧4～15min；步驟二中所述可溶性鉛鹽為氯化鉛、硝酸鉛、醋酸鉛中的一種。
本發(fā)明制備過(guò)程安全、環(huán)保，操作方法簡(jiǎn)便規(guī)范，成本低，制得均勻負(fù)載納米級(jí)PbO的石墨烯，增加了碳材料對(duì)活性物質(zhì)的親和性，降低了界面電阻，且使二者能夠充分的混合均勻。由本發(fā)明獲得的改性石墨烯材料用于制作鉛碳電池，有效提高電池性能、延長(zhǎng)循環(huán)壽命。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的內(nèi)容僅限于下述實(shí)例。
實(shí)施例1
稱(chēng)取10.0g石墨烯，加入到1000mL O.023mol/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中，超聲波頻率30KHz，處理5min ，以120rpm 震蕩50℃下水浴反應(yīng)48h，再用500L/h流量的160℃的壓縮空氣噴霧干燥5～10min，得到表面吸附有十二烷基苯磺酸鈉的活性炭材料graphene-SDBS。
精確稱(chēng)量0.250g的graphene-SDBS，加入到100mL濃度為10mg/L的硝酸鉛溶液中，以120rpm 速度震蕩，45℃下水浴反應(yīng)1h ，噴霧干燥5～10min，得到氧化鉛/石墨烯復(fù)合材料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的地方在于可溶性鉛鹽為氯化鉛，其余與實(shí)施例1相同。
由以上改性方法所制備的石墨烯材料通過(guò)化學(xué)吸附均勻包覆了一層納米氧化鉛，增強(qiáng)了石墨烯與活性物質(zhì)的親和力，有利于石墨烯的均勻分散同時(shí)也改善了電流在鉛與碳界面的傳導(dǎo)，有效延長(zhǎng)了鉛碳電池的循環(huán)壽命。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。