CN113113582A - 一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 - Google Patents
一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113113582A CN113113582A CN202110295950.1A CN202110295950A CN113113582A CN 113113582 A CN113113582 A CN 113113582A CN 202110295950 A CN202110295950 A CN 202110295950A CN 113113582 A CN113113582 A CN 113113582A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- lead
- acid battery
- electrode active
- titanate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000013543 active substance Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 28
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 27
- 229910009819 Ti3C2 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 229910009818 Ti3AlC2 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910021514 lead(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 14
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- VNZYIVBHUDKWEO-UHFFFAOYSA-L lead(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Pb+2] VNZYIVBHUDKWEO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 7
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N sodium metatitanate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Ti](=O)O[Ti](=O)O[Ti]([O-])=O GROMGGTZECPEKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 241000218378 Magnolia Species 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L lead sulfate Chemical compound [PbH4+2].[O-]S([O-])(=O)=O PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N lead(2+) Chemical compound [Pb+2] RVPVRDXYQKGNMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明公开了一种层状结构石墨烯‑钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，本方明利用二维碳化钛晶体和还原氧化石墨烯纳米片的受限转变，制备夹在石墨烯层之间的集成超薄钛酸钠/钛酸铅纳米片。该层状二维材料复合材料由于其大的层间距、优异的电导率、高反应活性、高化学稳定性等优点，不仅可辅助电极材料提供铅源，与高比电容石墨烯产生协同作用来提高容量，更重要的是可显著改善铅酸电池电化学性能和循环稳定性，延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，属于复合材料制备及应用技术领域。
背景技术
铅酸电池现在仍然是世界上产量最大、用途最广的化学电源，因其原料丰富、制造工艺成熟、性价比高、性能安全可靠等显著优势在通信、交通、电力等各个领域内都得到广泛应用。目前，在汽车起动、电动助力车、通信基站、工业叉车等诸多领域，铅酸电池始终仍然占据行业主导地位。采用新型二维金属碳化物晶体对电极材料可进行改性，可大幅提升铅酸电池的比能量密度和循环寿命，再辅以高回收利用率，均比锂离子电池、镍氢电池都占有优势，对于铅酸电池技术与性能创新提升有着重要的应用价值。
发明内容
现有铅酸电池电极活性物质的利用率低，所生成的硫酸铅颗粒导电性极差和硫酸盐化等问题，导致电池能量密度低且循环寿命短。目前通过添加石墨烯来改善上述缺点的工作，主要通过合成高比表面积的石墨烯宏观组装体，来取得较理想的质量比容量，但由于这些石墨烯材料的表观密度较低，从而导致其体积比容量较差，无法满足实际商业化应用需求。针对所存在的问题，本发明提供一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，将迈科烯与还原氧化石墨烯纳米片结合，然后将迈科烯转化为具有良好结合的层状结构的超薄钛酸盐复合材料。这种夹层结构的二维排列方式具有良好的力学性能，且经过超薄钛酸盐与石墨烯的协同作用，使其具有离子层间距合适、化学稳定性高、环境友好等优点，显著提升电池能量密度和长循环稳定性，是改善铅酸电池电化学性能有效策略。
本发明的技术方案是：一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯(MXene)悬浮液；
步骤二、将氧化石墨烯水溶液添加到步骤一所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料；
步骤三、使用氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步骤二制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到具有三明治结构的还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料。
进一步的，步骤一中Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为7～9mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为0.5～1.0g/L。
进一步的，步骤一中加热反应条件为：35℃，24小时。
进一步的，步骤一中Ti3C2Tx迈科烯的官能团-Tx为-F或-O或-OH。
进一步的，步骤二中所述氧化石墨烯水溶液的固含量为0.5～1％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:7～1:3。
进一步的，步骤二中热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。
进一步的，步骤三中所添加的氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1。
进一步的，步骤三中水热处理条件为：120℃，6小时。
本发明的有益效果是：制备过程通过Ti3AlC2溶于LiF与HCl混合溶液中，完成刻蚀、插层以及剥离反应，得到具有二维片状晶体结构的Ti3C2Tx迈科烯(MXene)悬浮液，终端表面具有丰富的-OH、-F等官能团。再将其与氧化石墨烯接枝后进行热还原，最后通过添加氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢反应生成钛酸盐，形成具有三明治结构的还原氧化石墨烯/钛酸盐复合材料。
所制备的具有三明治结构的还原氧化石墨烯/钛酸盐复合材料终端表面具有丰富的官能团从而赋予其优异的亲水性，且保持前驱体相呈金属性的优异导电性。此外，该结构最大限度地充分利用石墨烯的表面积，有效地阻碍了片层的自堆叠，耦合层在彼此之间起约束作用，避免了粘合剂的使用对电化学性能的负面影响。夹在钛酸盐层之间的石墨烯层不仅可以作为电子传输的导电通道，而且在长周期铅离子连续***和脱嵌过程中，可作为晶格膨胀和应变的缓冲层，有效地加速了离子和电子的传输，促进电极表现出优异的电化学性能和循环稳定性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本实施例不能用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1
将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，在35℃，24小时条件下加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液，其中，Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为7mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为0.5g/L。将氧化石墨烯水溶液添加到所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料，其中，氧化石墨烯水溶液的固含量为0.5％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:7；热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。将氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步上述所制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料，其中，氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1；水热处理条件为：120℃，6小时。
实施例2
将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，在35℃，24小时条件下加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液，其中，Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为9mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为1.0g/L。将氧化石墨烯水溶液添加到所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料，其中，氧化石墨烯水溶液的固含量为1％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:3；热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。将氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步上述所制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料，其中，氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1；水热处理条件为：120℃，6小时。
实施例3
将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，在35℃，24小时条件下加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液，其中，Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为9mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为1g/L。将氧化石墨烯水溶液添加到所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料，其中，氧化石墨烯水溶液的固含量为0.5％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:5；热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。将氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步上述所制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料，其中，氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1；水热处理条件为：120℃，6小时。
实施例4
将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，在35℃，24小时条件下加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液，其中，Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为8mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为0.65g/L。将氧化石墨烯水溶液添加到所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料，其中，氧化石墨烯水溶液的固含量为0.5％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:7；热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。将氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步上述所制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料，其中，氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1；水热处理条件为：120℃，6小时。
实施例5
将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，在35℃，24小时条件下加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液，其中，Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为7mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为0.5g/L。将氧化石墨烯水溶液添加到所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料，其中，氧化石墨烯水溶液的固含量为1％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:5；热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。将氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步上述所制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料，其中，氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1；水热处理条件为：120℃，6小时。
将上述实施例所制备的材料制成电极片进行电化学性能测试，结果如下：
上述实施例结果表明，采用本发明方法通过构建并制备层状结构的还原氧化石墨烯/钛酸盐复合材料，该结构不仅有效利用了石墨烯的比表面积，所形成的封闭层也有助于铅离子穿过夹层结构中的钛酸盐层，且通过表面丰富的官能团形成了多点接触，大幅提高离子/电子传递通道，并提供更多的有效嵌入/脱出铅离子的活性位点，提高活性物质内部的铅离子传输效率，以显著提升电化学性能及使用寿命。该复合电极活性物质可协同铅酸电池电极中的电极材料，构筑并产生相互渗透三维的电子和离子输运路径，使其在室温和高温下都具有优异的离子储存性能。
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来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、将Ti3AlC2粉末溶于LiF与HCl混合溶液中，加热反应制备得到Ti3C2Tx迈科烯悬浮液；
步骤二、将氧化石墨烯水溶液添加到步骤一所制备的Ti3C2Tx迈科烯悬浮液中，将复合浆料干燥后，采用热还原法制备Ti3C2Tx迈科烯/还原氧化石墨烯复合材料；
步骤三、使用氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢获得的混合水溶液添加至步骤二制得的复合浆料中，经水热处理并干燥后得到具有三明治结构的还原氧化石墨烯/钛酸钠/钛酸铅层状二维材料复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤一中Ti3AlC2与LiF粉末质量比为1:1，HCl溶液浓度为7～9mol/L，所收集的Ti3C2Tx胶体悬浮液浓度为0.5～1.0g/L。
3.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤一中加热反应条件为：35℃，24小时。
4.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤一中Ti3C2Tx迈科烯的官能团-Tx为-F或-O或-OH。
5.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤二中所述氧化石墨烯水溶液的固含量为0.5～1％，氧化石墨烯水溶液与Ti3C2Tx迈科烯悬浮液体积比为1:7～1:3。
6.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤二中热还原法条件为：在450℃及氩气气氛下退火3小时。
7.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤三中所添加的氢氧化钠、氢氧化铅和过氧化氢的浓度分别为1mol/L、0.1mol/L和9mol/L，混合溶液体积比为100:10:1。
8.根据权利要求1所述的一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法，其特征在于：步骤三中水热处理条件为：120℃，6小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110295950.1A CN113113582B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110295950.1A CN113113582B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113113582A true CN113113582A (zh) | 2021-07-13 |
| CN113113582B CN113113582B (zh) | 2022-11-22 |
Family
ID=76712045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110295950.1A Active CN113113582B (zh) | 2021-03-19 | 2021-03-19 | 一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113113582B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975895A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 北京航空航天大学 | 铅酸电池的正极铅膏、正极及其制备方法、电池和电动车 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045170A (en) * | 1989-05-02 | 1991-09-03 | Globe-Union, Inc. | Electrodies containing a conductive metal oxide |
| CN101830499A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 浙江大学 | 具有一维晶体结构的钛酸铅纳米管及其制备方法 |
| JP2011113833A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Norio Akamatsu | 鉛蓄電池およびその製造方法 |
| CN102817068A (zh) * | 2012-09-04 | 2012-12-12 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钛酸铋钠-钛酸铅压电单晶的制备方法 |
| CN105098162A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN105655591A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米亚氧化钛/氧化铅复合导电添加剂及其制备方法和应用 |
| CN105906341A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-31 | 河北大学 | 单相结构的纳米级钛酸铋钠陶瓷粉体的制备方法 |
| CN106751240A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 中南大学 | 一种钛酸钠/聚合物复合材料、制备方法及应用 |
| CN107633954A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种石墨烯/MXene复合电极材料及其应用 |
| CN109216671A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-15 | 南京工业大学 | 一种三维石墨烯-钛基纤维-铅粉铅酸蓄电池负极板的制备方法 |
| CN110404506A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-05 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 磁性氧化石墨烯/钛酸钠复合材料的制备方法和应用 |
| CN111312518A (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-19 | 深圳先进技术研究院 | 三维柔性电容材料及其制备方法和应用 |
| CN111799464A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 中国科学院电工研究所 | 一种MXene/石墨烯复合纳米片及其制备方法和应用、电极极片及其应用 |
| CN112436147A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-02 | 安徽省华森电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池铅膏的高温和膏工艺 |
-
2021
- 2021-03-19 CN CN202110295950.1A patent/CN113113582B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5045170A (en) * | 1989-05-02 | 1991-09-03 | Globe-Union, Inc. | Electrodies containing a conductive metal oxide |
| JP2011113833A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Norio Akamatsu | 鉛蓄電池およびその製造方法 |
| CN101830499A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-09-15 | 浙江大学 | 具有一维晶体结构的钛酸铅纳米管及其制备方法 |
| CN102817068A (zh) * | 2012-09-04 | 2012-12-12 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种钛酸铋钠-钛酸铅压电单晶的制备方法 |
| CN105655591A (zh) * | 2014-11-14 | 2016-06-08 | 中国科学院金属研究所 | 一种纳米亚氧化钛/氧化铅复合导电添加剂及其制备方法和应用 |
| CN105098162A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN105906341A (zh) * | 2016-04-13 | 2016-08-31 | 河北大学 | 单相结构的纳米级钛酸铋钠陶瓷粉体的制备方法 |
| CN107633954A (zh) * | 2016-07-19 | 2018-01-26 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种石墨烯/MXene复合电极材料及其应用 |
| CN106751240A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 中南大学 | 一种钛酸钠/聚合物复合材料、制备方法及应用 |
| CN109216671A (zh) * | 2018-08-07 | 2019-01-15 | 南京工业大学 | 一种三维石墨烯-钛基纤维-铅粉铅酸蓄电池负极板的制备方法 |
| CN111312518A (zh) * | 2018-12-12 | 2020-06-19 | 深圳先进技术研究院 | 三维柔性电容材料及其制备方法和应用 |
| CN110404506A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-11-05 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 磁性氧化石墨烯/钛酸钠复合材料的制备方法和应用 |
| CN111799464A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-20 | 中国科学院电工研究所 | 一种MXene/石墨烯复合纳米片及其制备方法和应用、电极极片及其应用 |
| CN112436147A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-03-02 | 安徽省华森电源有限公司 | 一种铅酸蓄电池铅膏的高温和膏工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZENG CHENG等: "Ultrathin Titanate Nanosheets/Graphene Films Derived from Confined Transformation for Excellent Na/K Ion Storage", 《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》, vol. 57, no. 28, 28 December 2018 (2018-12-28), pages 8540 - 8544, XP072094796, DOI: 10.1002/anie.201803511 * |
| 王新军等: "四方相钙钛矿PbTiO3的水热合成及机理研究", 《河南师范大学学报（自然科学版）》, vol. 37, no. 2, 31 March 2009 (2009-03-31), pages 89 - 97 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975895A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-30 | 北京航空航天大学 | 铅酸电池的正极铅膏、正极及其制备方法、电池和电动车 |
| CN114975895B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-08-18 | 北京航空航天大学 | 铅酸电池的正极铅膏、正极及其制备方法、电池和电动车 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113113582B (zh) | 2022-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108183039B (zh) | 碳修饰铌酸钛材料的制备方法、碳修饰铌酸钛材料、锂离子电容器及其负极浆料 | |
| CN106450219B (zh) | 一种多维度组装的三维三氧化二钒/碳复合纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN108658119B (zh) | 一种低温硫化技术用于制备硫化铜纳米片及其复合物的方法和应用 | |
| CN110660987B (zh) | 硼掺杂空心硅球形颗粒/石墨化碳复合材料及其制备方法 | |
| CN113113582B (zh) | 一种层状结构石墨烯-钛酸盐铅酸电池电极活性物质添加剂的制备方法 | |
| CN104022269A (zh) | 一种天然石墨与MnO复合高性能电极材料及其制备方法 | |
| CN109713301B (zh) | 一种钼酸镍掺杂碳量子点锂离子电池负极材料的制备方法 | |
| CN108172760A (zh) | 一种纸复合电极及其制备方法 | |
| CN105161690A (zh) | 通过掺杂石墨烯和二氧化钛提高二硫化钼充放电循环能力的方法 | |
| CN110112364B (zh) | 一种多层复合负极材料及其制备方法和负极片、锂电池 | |
| CN110265639B (zh) | 一种复合负极材料及其制备方法与应用 | |
| CN117142464A (zh) | 一种高容量的石墨负极材料制备工艺 | |
| CN113816425B (zh) | 一种MoS2/氮掺杂碳/改性活性炭钠离子电池负极材料及制备方法 | |
| CN114069159B (zh) | 一种基于富氮柱层结构mof的隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN113851697B (zh) | 一种薄型层状固态电解质膜的制备方法及其应用 | |
| Liu et al. | Advanced 3D-structured electrode for potassium metal anodes | |
| CN114628667A (zh) | 钒基二维异质结材料的制备方法及其作为正极材料在锌离子电池中的应用 | |
| CN112117436B (zh) | 一种钠离子电池新型二维炭复合柔性电极及其制备方法 | |
| CN110707319B (zh) | 一种三维结构的石墨烯基氧化铁复合材料及其制备与应用 | |
| CN116621156B (zh) | 一种氮掺杂多孔碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN111029555B (zh) | 一种正极材料及其制备方法和用途 | |
| CN113823803B (zh) | 一种质子交换膜燃料电池气体扩散层-rGO@Ni/Nifoam的制备方法及应用 | |
| CN111697228B (zh) | 一种氟插层石墨化碳材料的制备方法 | |
| CN115939669B (zh) | 一种高稳定锰酸锂电池及其制备方法 | |
| CN109560271B (zh) | 一种锂硫电池正极材料及制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231018 Address after: No. 511, Shanlian Road, Baoshan District, Shanghai 200444 Patentee after: Shanghai Li Sheng graphene Technology Co.,Ltd. Address before: 200444 block B, 1st floor, building 2, 511 Shanlian Road, Baoshan District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI LEVSONG NANO TECHNOLOGY CO.,LTD. |