发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种3D石墨烯化碳碳-镍氢电池的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,其特征在于,以石墨纸和含碳导电胶为原料,在石墨纸的一面涂覆一层含碳导电胶,烘干固化,形成石墨纸与含碳导电胶层复合的电极材料;石墨纸的另一面分为极耳区、电池反应区以及其余部分作为第三区,将第三区涂覆疏水胶进行封闭固化;将电池反应区进行石墨烯化处理,制成石墨烯化碳正极;以制成的石墨烯化碳电极作为正极,以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极,聚丙烯膜为隔膜,氢氧化钾溶液为电解液,组装成3D石墨烯化碳-镍氢全电池。
作为优选,所述3D石墨烯化碳-镍氢全电池为二电极电池或三电极电池;所述3D石墨烯化碳-镍氢全电池为三电极电池,Hg/HgO电极作为参比电极。
作为优选,所述将电池反应区进行石墨烯化处理之后,还包括将电池反应区作为电池正极阳极氧化化成,形成容量,制成石墨烯化碳正极。
进一步地,所述石墨烯化碳正极包括部分石墨烯、以及被氧化为氧化石墨烯或导电碳氢氧化合物,具有电池或电容的储电容量达0.1mAh/cm2以上;在1M-10M硫酸溶液中相对于标准氢电极的电极电势为0V-3V。
具体地,所述阳极氧化化成,为三电极阳极氧化化成或二电极阳极氧化化成。
作为优选,所述的三电极阳极氧化化成,是将石墨烯化的电池反应区作为电池工作正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极、铂电极或铅电极,参比电极为硫酸亚汞电极,相对于硫酸亚汞电极,通直流电充电,电压为0.1V-30V,电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,时间1s-3600s,恒流放电电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,放电终止电压0V到-1V,充放电循环1-1000次。
作为优选,所述的二电极阳极氧化化成,是将石墨烯化的电池反应区作为电池正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极或铅电极,AGM隔膜,通直流电充电,电压为0.1V-30V,电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,时间1s-3600s,恒流放电电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,放电终止电压0V到-1V,充放电循环1-1000次。
作为优选,将电池反应区进行石墨烯化处理,先进行微机械处理;再进行电化学膨胀处理或CV扫描处理。
作为优选,所述电化学膨胀处理是将电极电池反应部分的石墨部分作为正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极、铂电极或铅电极等,通直流电电压为0.1V-30V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间1s-3600s,表面石墨脱落,留在导电胶基体上的石墨部分石墨烯化。
作为优选,所述CV扫描处理是将电池反应区作为正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极、铂电极或铅电极等,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V;扫描速率为0.1*10-9-10*10-8V/S;扫描圈数1-100,表面石墨脱落,留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化。
作为优选,石墨纸为天然膨胀石墨纸或人工石墨纸。
作为优选,含碳导电胶,其中的碳包括石墨粉、碳纳米管、石墨烯粉体等,其中的胶包括有机或无机的疏水或亲水胶等。
本发明还包括,一种3D石墨烯化碳-镍氢电池,由上述制备方法制备而得,石墨烯化碳电极碳电极作为电池正极,以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极,聚丙烯膜为隔膜,氢氧化钾溶液为电解液;包括二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池或三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池,所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的参比电极为Hg/HgO电极。
作为优选,所述二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的放电电压平台0V-2V,包含1-5个电压平台;所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池通直流电充电相对于Hg/HgO电极,恒电流1-15mA充电达1-6V,恒电压1-6V充电1-600min,放电终止电压-1V到1V,放电电压平台-0.6V到5V。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:
(1)在含碳导电胶层与石墨碳材料结合的界面上,石墨原位实现石墨烯化,或进一步在石墨烯碳层上实施电化学控制阳极氧化,形成具有储电活性的碳氢氧化物材料,制得高比容量碳正极和高比能量的3D石墨烯化碳-镍氢电池。
(2)原料来源广泛、成本低廉,各种类型的石墨皆可用于制备,制备辅助材料节能环保,制造成本低廉。
(3)制备方法简便、产品性能稳定可控,适合工业化生产。
具体实施方式
本发明的一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,以石墨纸和含碳导电胶为原料,在石墨纸的一面涂覆一层含碳导电胶1(如图2所示),烘干固化,形成石墨纸与含碳导电胶层复合的电极材料;石墨纸的另一面分为极耳区2、电池反应区4以及其余部分作为第三区3,将第三区3涂覆疏水胶进行封闭固化;将电池反应区4进行石墨烯化处理,制成石墨烯化碳正极;以制成的石墨烯化碳电极作为正极,以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极,聚丙烯膜为隔膜,氢氧化钾溶液为电解液,组装成3D石墨烯化碳-镍氢全电池。
作为优选,所述3D石墨烯化碳-镍氢全电池为二电极电池或三电极电池;所述3D石墨烯化碳-镍氢全电池为三电极电池,Hg/HgO电极作为参比电极。
作为优选,所述将电池反应区进行石墨烯化处理之后,还包括将电池反应区作为电池正极阳极氧化化成,形成容量,制成石墨烯化碳正极。
进一步地,所述石墨烯化碳正极包括部分石墨烯、以及被氧化为氧化石墨烯或导电碳氢氧化合物,具有电池或电容的储电容量达0.1mAh/cm2以上;在1M-10M硫酸溶液中相对于标准氢电极的电极电势为0V-3V。
具体地,所述阳极氧化化成,为三电极阳极氧化化成或二电极阳极氧化化成;
作为优选,所述的三电极阳极氧化化成,是将石墨烯化的电池反应区作为电池工作正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极、铂电极或铅电极,参比电极为硫酸亚汞电极,相对于硫酸亚汞电极,通直流电充电,电压为0.1V-30V,电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,时间1s-3600s,恒流放电电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,放电终止电压0V到-1V,充放电循环1-1000次。
作为优选,所述的二电极阳极氧化化成,是将石墨烯化的电池反应区作为电池正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极或铅电极,AGM隔膜,通直流电充电,电压为0.1V-30V,电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,时间1s-3600s,恒流放电电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,放电终止电压0V到-1V,充放电循环1-1000次。
作为优选,将电池反应区进行石墨烯化处理,先进行微机械处理;再进行电化学膨胀处理或CV扫描处理。
作为优选,所述电化学膨胀处理是将电极电池反应部分的石墨部分作为正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极、铂电极或铅电极等,通直流电电压为0.1V-30V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间1s-3600s,表面石墨脱落,留在导电胶基体上的石墨部分石墨烯化。
作为优选,所述CV扫描处理是将电池反应区作为正极,1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极、铂电极或铅电极等,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V;扫描速率为0.1*10-9-10*10-8V/S;扫描圈数1-100,表面石墨脱落,留在导电胶层上的石墨部分石墨烯化。
作为优选,石墨纸为天然膨胀石墨纸或人工石墨纸。
作为优选,含碳导电胶,其中的碳包括石墨粉、碳纳米管、石墨烯粉体等,其中的胶包括有机或无机的疏水或亲水胶等。
本发明实施例还包括,一种3D石墨烯化碳-镍氢电池,由上述制备方法制备而得,石墨烯化碳电极碳电极作为电池正极,以贮氢合金粉与羟基镍粉混合压制在泡沫镍片上为电池负极,聚丙烯膜为隔膜,氢氧化钾溶液为电解液;包括二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池或三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池,所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的参比电极为Hg/HgO电极。
作为优选,所述二电极3D石墨烯化碳-镍氢电池的放电电压平台0V-2V,包含1-5个电压平台;所述三电极3D石墨烯化碳-镍氢电池通直流电充电相对于Hg/HgO电极,恒电流1-15mA充电达1-6V,恒电压1-6V充电1-600min,放电终止电压-1V到1V,放电电压平台-0.6V到5V。
以下为具体的实施例。
实施例一
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,具体如下:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将乙炔黑96.85%、羧甲基纤维素钠1.55%、丁苯橡胶1.60%,充分搅拌均匀,调成糊状导电胶浆料;将该糊状浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm作为电池反应区4,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分第三区3用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片的石墨电池反应区4和极耳区2上的疏水胶带揭去,电池反应区4的石墨用胶带粘贴3次,将电池反应区4的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液中,对电极为碳电极,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V;扫描速率为8.8*10-8V/S;扫描2圈,如图1所示,为电池反应区4的SEM图,从图中可以看出所述电池反应区4已形成石墨烯。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7MKOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,如图5所示,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.509mAh/cm2,中值电压为0.673V,放电电压平台1.6V和1.0V。
实施例二:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,具体如下:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将乙炔黑96.85%、羧甲基纤维素钠1.55%、丁苯橡胶1.60%,充分搅拌均匀,调成糊状导电胶浆料;将该糊状浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm作为电池反应区4,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片的石墨电池反应区4和极耳区2上的疏水胶带揭去,在电池反应区4的石墨上用胶带粘贴3次,将电池反应区4作为正极,10M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极,通直流电电压为2.7V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间30min,表面石墨脱落,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7M KOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成碳-镍氢电池,如图6所示,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.736mAh/cm2,中值电压0.6661V,放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例三:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,具体如下:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将乙炔黑96.85%、羧甲基纤维素钠1.55%、丁苯橡胶1.60%,充分搅拌均匀,调成糊状导电胶浆料;将该糊状浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应区4,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区和极耳区上的胶带揭去,在电池反应区石墨上用胶带粘贴3次,将电池反应区的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极,通直流电电压为2.7V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间30min,表面石墨脱落,恒流放电电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,放电终止电压0V到-1V,充放电循环1000次,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7M KOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,如图7所示,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.419mAh/cm2,中值电压0.5997V,放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例四:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,步骤(1)和(2)与实施例1相同,在此不再赘述,本实施例的制备方法还包括以下步骤:
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区和极耳区上的胶带揭去,在电池反应区石墨上用胶带粘贴30次,将电极反应部分的石墨面作为正极,1M的硫酸溶液中,对电极为铂电极,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为1.6V-2V;扫描速率为3×10-8V/S;扫描100圈;
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7M KOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,如图8所示,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.401mAh/cm2,中值电压0.8361V,放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例五:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,具体如下:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将商用环氧AB型含碳导电胶,充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应区,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分第三区3用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片的石墨电池反应区4和极耳区2上的胶带揭去,在电池反应区4的石墨用胶带粘贴30次,将电极反应区4的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液中,对电极为碳电极,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为1.6V-2V;扫描速率为10*10-8V/S;扫描20圈;如图1所示,为电池反应区4的SEM图,从图中可以看出所述电池反应区4已形成石墨烯。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7MKOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,如图9所示,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.422mAh/cm2,中值电压0.7683V,放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例六:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,其步骤(1)和(2)与实施例五相同,在此不再赘述,不同之处在于步骤(3)和(4),具体如以下步骤:
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区和极耳区上的胶带揭去,在电池反应区石墨上用胶带粘贴100次,将电极反应部分的石墨面作为正极,15M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为铅电极,通直流电电压为5V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间60min,表面石墨脱落,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7MKOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,如图10所示,通直流电充电,恒流5mA到4.5V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.675mAh/cm2,中值电压0.7224V,放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例七:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,其步骤(1)和(2)与实施例五相同,在此不再赘述,不同之处在于步骤(3)和(4),具体包括以下步骤:
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区和极耳区上的胶带揭去,在电池反应区石墨上用胶带粘贴3次,将电极反应部分的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为铅电极,通直流电电压为30V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间30min,表面石墨脱落,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)如图3所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,电解液9采用7MKOH溶液,聚丙烯膜为隔膜7,组装成二电极碳-镍氢电池,通直流电充电,恒流5mA到2.2V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.377mAh/cm2,中值电压0.8401V,放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例八:
本实施例提供一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,其步骤(1)和(2)与实施例五相同,在此不再赘述,不同之处在于步骤(3)和(4),具体包括以下步骤:
(3)如图2所示,将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区4和极耳区2上的胶带揭去,在电池反应区4的石墨用胶带粘贴3次,将电极反应区4的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液中,对电极为碳电极,参比电极为硫酸亚汞电极,CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V;扫描速率为8.8*10-8V/S;扫描2圈。
(4)如图4所示,将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极5,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极6,Hg/HgO电极作为参比电极8,电解液9采用7MKOH溶液,组成三电极碳-镍氢电池,通直流电充电,恒电流5mA充电达1.437V,恒电压1.437V充电30min,电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2,恒流放电电流1mA,放电终止电压-0.683V,充放电循环5次以上,如图11所示,化成达到稳定容量0.596mAh/cm2,中值电压-0.1588V,放电电压平台-0.4V到1.0V。
实施例九:
一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,包括以下步骤:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将乙炔黑96.85%、羧甲基纤维素钠1.55%、丁苯橡胶1.60%,充分搅拌均匀,调成糊状导电胶浆料;将该糊状浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm作为电池反应区4,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分第三区3用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片的石墨电池反应区4和极耳区2上的疏水胶带揭去,电池反应区4的石墨上用胶带粘贴3次,将电池反应区4的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极,通直流电电压为2.7V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间30min,表面石墨脱落,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)将经过(3)处理后的电池反应区4作为电池正极,5M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极,硫酸亚汞电极为参比电极,组装成三电极碳阳极氧化体系,通直流电充电,碳正极相对于参比电极,恒流5mA充电到1.437V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压-0.863.0V,充放电循环500次,取出碳正极蒸馏水洗净烘干,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极,Hg/HgO电极作为参比电极,电解液采用7MKOH溶液,组成三电极碳-镍氢电池,通直流电充电,恒流5mA到1.35V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,如图12所示,化成达到稳定容量0.622mAh/cm2,中值电压-0.1479V,放电电压平台-0.6V到1V。
实施例十:
一种3D石墨烯化碳-镍氢电池制备方法,包括以下步骤:
(1)取一块1cm*3cm,厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干,将商用环氧AB型含碳导电胶,充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上,如图2所示,形成一层含碳导电胶1,铺覆厚度为0.08mm,然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时,制得膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片。
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应区,另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区2用疏水胶带贴合,其余部分第三区3用丁苯橡胶水均匀涂覆,在常温下干燥2小时,取出再用丁苯橡胶水补充涂覆,然后再在常温下干燥2小时。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合薄片石墨电池反应区和极耳区上的胶带揭去,电池反应区的石墨上用胶带粘贴3次,将电极反应部分的石墨面作为正极,10M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极为碳电极,通直流电电压为2.7V;电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2;时间30min,表面石墨脱落,用纯水冲洗去多余的石墨。
(4)将经过(3)处理后的碳电极作为电池正极,5M的硫酸溶液为电解质溶液,对电极负极为碳电极,硫酸亚汞电极为参比电极,组装成三电极碳阳极氧化体系,通直流电充电,碳正极相对于参比电极,恒流5mA充电到1.437V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压-0.863.0V,充放电循环500次,取出碳正极蒸馏水洗净烘干,将0.12g贮氢合金粉与0.48g羟基镍粉混合均匀后,在20MPa压强下压制在泡沫镍片上,作为电池负极,Hg/HgO电极作为参比电极,电解液采用7MKOH溶液,组成三电极碳-镍氢电池,如图13所示,通直流电充电,恒流5mA到1.35V,再恒压30min,然后恒流1mA放电,放电终止电压0.1V,充放电循环5次,化成达到稳定容量0.337mAh/cm2以上,中值电压-0.2486V,放电电压平台-0.6V到1.4V。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为在本发明的保护范围内。