KR20220039009A - Porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate, and more particularly, by coating the porous graphene on the Pb nanoparticle catalyst surface to have high crystallinity without interfering with the transfer of electrons and ions. It relates to a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate that improves durability due to graphene.
현재 납축전지 활물질 메커니즘은 활물질에 물리적 강도 및 황산과의 반응 표면적 확보를 위하여 폴리에스터 계열 화이버를 첨가하고 있다.Currently, the active material mechanism for lead-acid batteries adds polyester-based fibers to the active material to secure physical strength and a reaction surface area with sulfuric acid.
통상적으로 납축전지 활물질에 0.8 ~ 5 데니어의 섬도를 갖고, 1 ~ 10 mm 길이의 폴리에스터 계열의 화이버를 첨가하는데 이러한 섬유(화이버)는 내산성과 내산화성이 우수한 특징이 있다. Typically, polyester-based fibers having a fineness of 0.8 to 5 denier and a length of 1 to 10 mm are added to the lead acid battery active material, and these fibers (fibers) have excellent acid resistance and oxidation resistance.
이때, 첨가되는 유기합성 단섬유는 통상적으로 원형 단면 형태를 가지며, 길이는 2 ~ 10mm 정도이다.At this time, the organic synthetic short fibers added usually have a circular cross-sectional shape and have a length of about 2 to 10 mm.
유기합성 단섬유의 성분은 내산성 및 내산화성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 모드아크릴 계열이 주종을 이루고 있다.The components of organic synthetic short fibers are mainly polypropylene, polyester, and modacrylic with excellent acid and oxidation resistance.
종래 기술인 대한민국특허등록번호 제10-0603908호인 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"은 활물질 표면에 섬유 필라멘트가 박히도록 섬유강화 종이를 압력을 가해 부착하고 표면의 요철부에 활물질을 충전하여서 되는 극판 제조 방법을 개시한다. The prior art, Republic of Korea Patent Registration No. 10-0603908, "Electrode plate for storage battery and method for manufacturing the same", is to manufacture an electrode plate by applying pressure to attach fiber-reinforced paper to the surface of the active material so that fiber filaments are embedded, and then filling the concavo-convex part of the surface with the active material. method is disclosed.
상기한 종래 대한민국등록특허는 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"에 관한 것으로서 축전지의 극판은 전기가 흐르는 통로 역할을 하는 기판에 전기 화학적 활성을 갖는 활물질이 도포되고, 그 활물질 표면에 섬유강화 종이를 부착 또는 압착하는 단계에서 섬유강화종이의 섬유 필라멘트가 일정 깊이로 박히도록 압력을 가해 부착하고, 섬유강화종이의 표면 요철부에 활물질이 충전되어 그 결착표면적을 증대시킴으로서, 기판으로부터 활물질이 탈리되는 것을 방지하고, 나아가, 섬유강화종이의 다공성으로 인한 극판의 초기고율방전 특성을 향상시키고 또한 섬유강화종이의 섬유필라멘트 조직의 안정된 지지력과 내산성으로 인한 활물질을 잘 보유하고 지지함으로서 축전지의 수명을 연장시키는 기술에 관한 것이다. The above-mentioned prior Korean patent registration relates to "a electrode plate for a storage battery and a method for manufacturing the same". The electrode plate of a storage battery is coated with an active material having electrochemical activity on a substrate that serves as a passage for electricity to flow, and fiber-reinforced paper is applied to the surface of the active material. In the step of attaching or pressing, pressure is applied so that the fiber filaments of the fiber-reinforced paper are embedded to a certain depth, and the active material is filled in the uneven surface of the fiber-reinforced paper to increase the binding surface area, thereby preventing the active material from being detached from the substrate. Technology to prevent and further improve the initial high-rate discharge characteristics of the electrode plate due to the porosity of the fiber-reinforced paper, and to extend the life of the storage battery by holding and supporting the active material due to the stable support and acid resistance of the fiber-filament structure of the fiber-reinforced paper is about
지금까지 납축전지용 그리드 합금으로 납(Pb)-칼슘(Ca)-주석(Sn)계 합금을 사용해 왔으나 이러한 합금구성만으로는 가혹한 사용환경(고온 및 과충전 현상)에 충분히 대응하지 못해 그리드의 부식이나 부식의 성장(growth)으로 인한 변형이 발생하여 납축전지의 수명이 짧아지고 있는 것이 문제로 지적되고 있다. So far, lead (Pb)-calcium (Ca)-tin (Sn)-based alloys have been used as grid alloys for lead-acid batteries. It is pointed out as a problem that the lifespan of the lead-acid battery is shortened due to deformation due to the growth of the battery.
이에 따라 그리드의 내부식성, 기계적 강도 개선 및 성장 변형의 억제가 요구되고 있다.Accordingly, it is required to improve the corrosion resistance, mechanical strength, and suppress growth deformation of the grid.
한편, 종래의 납축전지의 활물질은 일반적으로 연분(鉛粉)과 황산수용액을 기본으로 하며, 양극과 음극 특성에 따라서 기타 첨가제를 배합한 후, 혼합하여 활물질을 만든다. On the other hand, the active material of a conventional lead-acid battery is generally based on lead powder and an aqueous sulfuric acid solution, and after mixing other additives according to the characteristics of the positive and negative electrodes, the active material is prepared.
이렇게 만들어진 활물질은 기판에 바르는 작업인 도포 작업을 거쳐, 양/음극 특성에 따라 숙성공정 및 건조공정을 거친 후, 준비된 양극판과 음극판을 여러 장 교호로 중첩하며, 이때, 극판 간에 전기적 단락을 방지하기 위하여 비전도성 격리판을 설치하여, 양극판과 음극판 및 격리판이 극판군(群)을 이루도록 구성되어 있다. The active material made in this way goes through a coating operation that is applied to the substrate, and after aging and drying according to the positive/negative characteristics, the prepared positive and negative plates are alternately overlapped in several sheets, at this time, to prevent electrical short between the plates. To this end, a non-conductive separator is installed, and the positive plate, the negative plate, and the separator are configured to form an electrode plate group.
극판군은 축전지 용량에 따라 여러 개가 직렬로 접속되어 전조안에 수용된다. Several electrode plate groups are connected in series according to the storage battery capacity and are accommodated in the electric wire.
상기 수용된 극판군은 전기적인 성질을 가질 수 있도록 초충전인 화성공정을 거치게 되는데, 이때 양극판의 활물질은 이산화납(PbO2)이 형성되고 특성상, 산화된 납의 미립자가 무수히 결합되어 있으며 다공성이 풍부하여 입자간을 전해액이 자유로이 확산, 침투하도록 되어 있다. The accommodated electrode plate group undergoes a supercharged chemical conversion process so that it can have electrical properties. At this time, lead dioxide (PbO2) is formed in the active material of the positive electrode plate, and due to its characteristics, countless fine particles of oxidized lead are combined, and the particles are rich in porosity. The electrolyte is designed to freely diffuse and penetrate the liver.
또한, 음극판의 활물질은 해면상납(海綿狀鉛, Pb)으로 역시 다공성과 반응성이 풍부하여 전해액이 자유로이 확산, 침투하도록 된 것이다. In addition, the active material of the negative plate is spongy lead (Pb), which is also rich in porosity and reactivity, so that the electrolyte can freely diffuse and penetrate.
이렇게 만들어진 제품은 비로소 시장에서 사용할 수 있게 되는 것이다.The products made in this way can only be used in the market.
또한, 초충전 과정을 원활히 하며, 제품의 내구성을 향상시키기 위하여 극성별로 별도의 숙성 및 건조공정을 거치게 된다. In addition, in order to facilitate the supercharging process and improve the durability of the product, a separate aging and drying process is performed for each polarity.
양극판의 숙성공정은 제품의 내구성을 증대시키는 중요한 공정으로서 스팀(steam)의 뜨거운 온도(약 70 ~ 100℃)와 수분(습도 99%이상)으로 활물질의 구성성분인 납(Pb)을 산화납(PbO)으로 변화시킬 뿐만 아니라, 활물질의 결정구조를 변화시킨다. The aging process of the positive electrode plate is an important process to increase the durability of the product. Lead (Pb), a component of the active material, is converted into lead oxide ( PbO) as well as change the crystal structure of the active material.
음극판은 별도 공정 없이 자연 상태에서 방치하면 숙성 및 건조를 동시에 할 수 있다. If the negative plate is left in its natural state without a separate process, it can be aged and dried at the same time.
하지만, 충분한 숙성 및 건조가 이루어지지 않으면 극판군을 형성하는 조립과정에서 극판과 극판끼리 달라붙으며, 수분이 존재하여 활물질의 내구력이 떨어져 기판사이에 박혀 있는 활물질은 조그마한 충격에도 손쉽게 떨어지게 된다. However, if sufficient aging and drying are not performed, the electrode plate and the electrode plate stick to each other during the assembly process to form the electrode plate group, and the durability of the active material is reduced due to the presence of moisture, and the active material embedded between the substrates is easily dropped even by a small impact.
이와 같은 과정을 거쳐 만들어진 납축전지는 충,방전의 횟수가 증가함에 따라 납과 황산의 반응에 의해서 활물질은 기판에서 더욱 쉽게 떨어지게 되며, 떨어진 활물질들은 더 이상 반응에 참가할 수 없기 때문에, 결국 납축전지의 성능을 저하시켜 납축전지의 수명을 통상 1~2년에 불과하게 만들었다.In the lead-acid battery made through this process, as the number of charging and discharging increases, the active material is more easily removed from the substrate by the reaction of lead and sulfuric acid, and the fallen active material cannot participate in the reaction anymore, so eventually the lead-acid battery By lowering the performance, the lifespan of lead-acid batteries is usually only 1 to 2 years.
따라서, 현재 고성능의 납 축전지를 요구하는 흐름에 맞추어 납 축전지 내구성과 성능을 향상시킬 수 있는 제조 공정이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in accordance with the current demand for high-performance lead-acid batteries, a manufacturing process capable of improving the durability and performance of lead-acid batteries is required.
한편, 나노입자는 부피대비 표면적의 넓이가 극단적으로 넓어 입자의 크기에 따른 특성이 다양하게 변할 수 있으며, 크기가 큰 벌크 소재와는 다른 특성을 보인다.On the other hand, nanoparticles have an extremely wide surface area to volume ratio, so their properties can vary depending on the size of the particles, and they show characteristics different from those of bulk materials with a large size.
현재 납축전지의 극판은 벌크한 Pb가 사용되지만, 나노입자 크기의 Pb를 적용하게 된다면 성능이 월등하게 향상될 뿐만 아니라, 금속의 로딩량이 감소해 경제성(연비 및 제조비용)이 증대될 것이다. Currently, bulk Pb is used for the electrode plate of lead-acid batteries, but if nanoparticle-sized Pb is applied, the performance will be significantly improved, and economical efficiency (fuel efficiency and manufacturing cost) will increase by reducing the amount of metal loading.
하지만, Pb는 나노입자 크기로 제조하여 운용하였을 시 쉽게 aggregation(응집)된다는 단점을 지니고 있어 상용화하기 힘들다는 점을 지니고 있다.However, Pb has the disadvantage of being easily aggregated when manufactured and operated in a nanoparticle size, making it difficult to commercialize.
이를 해결하기 위해 본 발명에서는 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성이 뛰어난 Pb@C 나노입자 촉매를 제조하여 납축전지의 단점을 보완하고자 한다.In order to solve this problem, in the present invention, by coating porous graphene on the surface of the Pb nanoparticle catalyst, a Pb@C nanoparticle catalyst with excellent durability due to high crystallinity graphene without interfering with the transfer of electrons and ions is prepared for a lead-acid battery. to compensate for the shortcomings of
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems of the prior art,
본 발명의 목적은 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는데 있다.An object of the present invention is to improve durability due to highly crystalline graphene without interfering with electron and ion transfer by coating porous graphene on the surface of a Pb nanoparticle catalyst.
본 발명의 다른 목적은 납축전지의 극판에 나노입자 크기의 Pb를 적용하여 성능을 월등하게 향상시키며, 금속의 로딩량을 감소시켜 경제성(연비 및 제조비용)을 향상시키고자 하며, aggregation(응집) 문제점을 제거하고 상용성을 극대화시키는데 있다.Another object of the present invention is to significantly improve performance by applying nanoparticle-sized Pb to the electrode plate of a lead-acid battery, and to improve economic efficiency (fuel efficiency and manufacturing cost) by reducing metal loading, aggregation It is about eliminating problems and maximizing compatibility.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법은,In order to achieve the problem to be solved by the present invention, a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention,
반응기에 카본 블랙, 올레이아민(oleylamine), 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제1초음파분산수행단계(S100);와Carbon black, oleylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a first mixture, and the prepared first mixture was placed in a separate container First ultrasonic dispersion performing step (S100) for storage; and
이후, 반응기에 납전구체용액과 올레이아민(leylamine)과 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제2초음파분산수행단계(S200);와Thereafter, the lead precursor solution, leylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture, and the prepared second mixture was separated A second ultrasonic dispersion performing step (S200) for storage in a container of; and
반응기 내 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하기 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 열분해반응단계(S300);와After inputting the two mixtures in the reactor, a thermal decomposition reaction step (S300) for performing 1 hour at 120 ° C. to remove moisture in an argon atmosphere, and stirring at 300 ° C. for 2 hours for a thermal decomposition reaction; and
반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane과 ethanol을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 냉각여과단계(S400);와After completing the pyrolysis reaction in the reactor, the mixed solution is cooled to 80 ° C., and then a cooling filtration step (S400) for performing filtration and washing using hexane and ethanol; and
상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 고온 어닐링을 거쳐 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질을 완성하는 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500);와After drying the PbCo@C/C prepared above in a vacuum oven at 60° C., the graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles through high temperature annealing in an Ar atmosphere for 1 hour, and a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is completed. Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500); and
연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600);와A porous graphene coating catalyst active material manufacturing step (S600) of preparing the catalyst material prepared above instead of smoke, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes to prepare an active material mixture for the lead acid battery (S600); and
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시키기 위한 고온숙성및건조단계(S700);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode made of lead, followed by a high-temperature aging and drying step for aging and drying in a high-temperature environment (S700); By including, the problem of the present invention is solved.
본 발명인 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법을 통해, Through the method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to the present invention,
다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.By coating the porous graphene on the surface of the Pb nanoparticle catalyst, it provides the effect of improving the durability due to the high crystallinity of graphene without interfering with the transfer of electrons and ions.
또한, 납축전지의 극판에 나노입자 크기의 Pb를 적용하여 성능을 월등하게 향상시키며, 금속의 로딩량을 감소시켜 경제성(연비 및 제조비용)을 향상시키고자 하며, aggregation(응집) 문제점을 제거하고 상용성을 극대화시키는 효과를 제공하게 된다.In addition, nanoparticle-sized Pb is applied to the electrode plate of a lead acid battery to significantly improve performance, reduce metal loading to improve economic feasibility (fuel efficiency and manufacturing cost), and eliminate the problem of aggregation and It provides the effect of maximizing compatibility.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 의해 제조된 극판을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 의해 제조된 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매와 상용 Pb/C 촉매 간에 가속열화평가 이후 측정된 ORR polarization curves를 나타낸 그래프이다.1 is a process diagram of a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing an electrode plate manufactured by a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing acceleration between a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst and a commercial Pb/C catalyst prepared by the method for preparing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention; It is a graph showing ORR polarization curves measured after degradation evaluation.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서,"포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, terms such as "comprises" or "comprising" are intended to designate that the features, steps, functions, components or combinations thereof described in the specification exist, and other features, steps, functions, components It should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of those or combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법은,A method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention,
반응기에 카본 블랙, 올레이아민(oleylamine), 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제1초음파분산수행단계(S100);와Carbon black, oleylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a first mixture, and the prepared first mixture was placed in a separate container First ultrasonic dispersion performing step (S100) for storage; and
이후, 반응기에 납전구체용액과 올레이아민(leylamine)과 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제2초음파분산수행단계(S200);와Thereafter, the lead precursor solution, leylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture, and the prepared second mixture was separated A second ultrasonic dispersion performing step (S200) for storage in a container of; and
반응기 내 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하기 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 열분해반응단계(S300);와After inputting the two mixtures in the reactor, a thermal decomposition reaction step (S300) for performing 1 hour at 120 ° C. to remove moisture in an argon atmosphere, and stirring at 300 ° C. for 2 hours for a thermal decomposition reaction; and
반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane과 ethanol을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 냉각여과단계(S400);와After completing the pyrolysis reaction in the reactor, the mixed solution is cooled to 80 ° C., and then a cooling filtration step (S400) for performing filtration and washing using hexane and ethanol; and
상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 고온 어닐링을 거쳐 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질을 완성하는 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500);와After drying the PbCo@C/C prepared above in a vacuum oven at 60° C., the graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles through high temperature annealing in an Ar atmosphere for 1 hour, and a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is completed. Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500); and
연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600);와A porous graphene coating catalyst active material manufacturing step (S600) of preparing the catalyst material prepared above instead of smoke, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes to prepare an active material mixture for the lead acid battery (S600); and
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시키기 위한 고온숙성및건조단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode made of lead, followed by a high-temperature aging and drying step for aging and drying in a high-temperature environment (S700); characterized in that it includes.
구체적으로 설명하면, 본 발명인 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법은,Specifically, the method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to the present invention,
반응기에 0.1 중량부의 카본 블랙, 5 중량부의 올레이아민(oleylamine, 70 %), 140 중량부(90 %)의 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제1초음파분산수행단계(S100);와0.1 parts by weight of carbon black, 5 parts by weight of oleylamine (70%), and 140 parts by weight (90%) of 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour. A first ultrasonic dispersion performing step (S100) for preparing a first mixture and storing the prepared first mixture in a separate container; and
반응기에 0.039 중량부의 납전구체용액((CH3SO3)2Pb, PbCl2, Pb(OAc)2, Pb(NO3)2, Pb(acac)2 , PbCO3 로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 납전구체를 포함하는 것)과 5 중량부의 올레이아민(leylamine)과 20 중량부의 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제2초음파분산수행단계(S200);와0.039 parts by weight of a lead precursor solution ((CH 3 SO 3 ) 2 Pb, PbCl 2 , Pb(OAc) 2 , Pb(NO 3 ) 2 , Pb(acac) 2 , PbCO 3 Any one or more selected from the group consisting of 0.039 parts by weight of the reactor (including lead precursor), 5 parts by weight of leylamine, and 20 parts by weight of 1-octadecene, and ultrasonic dispersion for 30 to 1 hour to prepare a second mixture, prepared A second ultrasonic dispersion performing step (S200) for storing the second mixture in a separate container; and
반응기 내 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하기 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 열분해반응단계(S300);와After inputting the two mixtures in the reactor, a thermal decomposition reaction step (S300) for performing 1 hour at 120 ° C. to remove moisture in an argon atmosphere, and stirring at 300 ° C. for 2 hours for a thermal decomposition reaction; and
반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane(95 %)과 ethanol(95 %)을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 냉각여과단계(S400);와After completing the pyrolysis reaction in the reactor, the mixed solution is cooled to 80 ° C., and then a cooling filtration step (S400) for performing filtration and washing using hexane (95%) and ethanol (95%); and
상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 600 ℃ 어닐링을 거쳐 탄소층이 코팅되어 있는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 물질을 완성하는 Pb@C나노입자촉매극판완성단계(S500);와After drying the prepared PbCo@C/C in a vacuum oven at 60° C., annealing at 600° C. for 1 hour in an Ar atmosphere to complete a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst material with a carbon layer coating Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate completion step (S500); and
연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600);와A porous graphene coating catalyst active material manufacturing step (S600) of preparing the catalyst material prepared above instead of smoke, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes to prepare an active material mixture for the lead acid battery (S600); and
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시시키 위한 고온숙성및건조단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode made of lead, and then aged and dried at a high temperature for aging and drying in a high temperature environment Step (S700); characterized in that it includes.
이때, 상기 납전구체용액은,At this time, the lead precursor solution is
(CH3SO3)2Pb, PbCl2, Pb(OAc)2, Pb(NO3)2, Pb(acac)2 , PbCO3 로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 납전구체를 포함하는 것을 특징으로 한다.(CH 3 SO 3 ) 2 Pb, PbCl 2 , Pb(OAc) 2 , Pb(NO 3 ) 2 , Pb(acac) 2 , PbCO 3 Characterized in that it contains any one or more lead precursors selected from the group consisting of .
이때, 상기 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500)에서, At this time, in the Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500),
고온 어닐링 온도는,The high temperature annealing temperature is
600 ℃ ~ 799℃ 범위 내인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is in the range of 600 ℃ ~ 799 ℃.
이때, 상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질은,In this case, graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and the catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is,
벌크한 Pb가 아닌 나노입자 크기로 제조되고, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is manufactured in a nanoparticle size rather than bulk Pb, and the porous graphene is coated on the Pb nanoparticle catalyst surface to improve durability due to high crystallinity graphene without interfering with electron and ion transfer.
이때, 본 발명의 제조 방법에 의해,At this time, by the manufacturing method of the present invention,
제조된 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판을 포함하고 있는 납축전지를 제공함으로써, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.By providing a lead-acid battery containing the prepared porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode, the porous graphene is coated on the Pb nanoparticle catalyst surface to achieve high crystallinity without interfering with the transfer of electrons and ions. It provides the effect of improving the durability due to graphene.
이때, 상기 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 의해,At this time, by the method of manufacturing the porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate,
제조된 극판은,The manufactured electrode plate is
수명이 238 사이클에서 340 사이클로 43%의 수명 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the lifetime is capable of providing a lifespan improvement of 43% from 238 cycles to 340 cycles.
이때, 상기 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법에 의해,At this time, by the method of manufacturing the porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate,
제조된 극판은,The manufactured electrode plate is
RC 용량이 118 min 에서 130 min 으로 10%의 RC 용량 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the RC capacity can provide a 10% RC capacity improvement from 118 min to 130 min.
이하, 본 발명에 의한 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate manufacturing method according to the present invention will be described in detail through examples.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법의 공정도이다.1 is a process diagram of a method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법은,As shown in Figure 1, the present invention, the porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate manufacturing method,
반응기에 카본 블랙, 올레이아민(oleylamine), 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제1초음파분산수행단계(S100);와Carbon black, oleylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a first mixture, and the prepared first mixture was placed in a separate container First ultrasonic dispersion performing step (S100) for storage; and
이후, 반응기에 납전구체용액과 올레이아민(leylamine)과 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제2초음파분산수행단계(S200);와Thereafter, the lead precursor solution, leylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture, and the prepared second mixture was separated A second ultrasonic dispersion performing step (S200) for storage in a container of; and
반응기 내 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하기 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 열분해반응단계(S300);와After inputting the two mixtures in the reactor, a thermal decomposition reaction step (S300) for performing 1 hour at 120 ° C. to remove moisture in an argon atmosphere, and stirring at 300 ° C. for 2 hours for a thermal decomposition reaction; and
반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane과 ethanol을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 냉각여과단계(S400);와After completing the pyrolysis reaction in the reactor, the mixed solution is cooled to 80 ° C., and then a cooling filtration step (S400) for performing filtration and washing using hexane and ethanol; and
상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 고온 어닐링을 거쳐 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질을 완성하는 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500);와After drying the PbCo@C/C prepared above in a vacuum oven at 60° C., the graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles through high temperature annealing in an Ar atmosphere for 1 hour, and a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is completed. Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500); and
연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600);와A porous graphene coating catalyst active material manufacturing step (S600) of preparing the catalyst material prepared above instead of smoke, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes to prepare an active material mixture for the lead acid battery (S600); and
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시키기 위한 고온숙성및건조단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode made of lead, followed by a high-temperature aging and drying step for aging and drying in a high-temperature environment (S700); characterized in that it includes.
본 발명은 상기와 같은 제조 과정을 거치게 되고, 이를 통해 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성이 뛰어난 Pb@C 나노입자 촉매를 제조하여 이를 극판에 도포함으로써, 종래 납축전지의 단점인 내구성 감소를 개선하고자 한다.The present invention undergoes the manufacturing process as described above, through which porous graphene is coated on the surface of the Pb nanoparticle catalyst to prevent electron and ion transfer from being disturbed and to have excellent durability due to high crystallinity of graphene. By preparing a particle catalyst and applying it to an electrode plate, it is intended to improve the decrease in durability, which is a disadvantage of conventional lead-acid batteries.
즉, 성능저하 방지와 궁극적으로 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 수명 개선 효과를 제공하게 된다.That is, it provides an effect of improving the lifespan that can prevent performance degradation and ultimately improve the basic performance and charging efficiency of the lead-acid battery.
한편, 납축전지의 고장 원인은 사용 중에 부하의 종류와 관리하는 방법에 따라 좌우된다. On the other hand, the cause of failure of lead-acid batteries depends on the type of load during use and the management method.
주된 고장 요인은 활물질 설페이션화, 극판 활물질 탈락, 양극 격자부식, 격리판 파손, 복합적인 요인 등이 있다. The main failure factors include sulfated active material, dislodged electrode plate active material, positive electrode grid corrosion, separator breakage, and complex factors.
특히, 자동차에 장착된 제품의 경우, 운행 조건에 따라 그리드 부식 및 활물질의 탈락, 격리판 파손 등이 빈번하게 이루어져 이를 개선하는 기술이 필요한 실정이다.In particular, in the case of products installed in automobiles, grid corrosion, drop-off of active materials, breakage of separators, etc. frequently occur depending on operating conditions, and thus a technology for improving these is required.
또한, 납축전지의 성능을 유지하면서, 동시에 납의 로딩량을 감소시켜 경제성을 증대시킬 수 있는 기술이 필요하게 되었다.In addition, while maintaining the performance of the lead-acid battery, there is a need for a technology capable of increasing economic efficiency by reducing the loading amount of lead at the same time.
상기한 기능을 제공하기 위하여, 구체적인 공정을 하기와 같이 설명하도록 하겠다.In order to provide the above function, a specific process will be described as follows.
상기 제1초음파분산수행단계(S100)는 반응기에 카본 블랙, 올레이아민(oleylamine), 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 단계이다.In the first ultrasonic dispersion performing step (S100), carbon black, oleylamine, and 1-octadecene are put in a reactor and ultrasonic dispersion is performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a first mixture and , is a step for storing the prepared first mixture in a separate container.
구체적으로 설명하자면, 반응기에 0.1 중량부의 카본 블랙, 5 중량부의 올레이아민(oleylamine, 70 %), 140 중량부(90 %)의 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하게 되는 것이다.To be specific, 0.1 parts by weight of carbon black, 5 parts by weight of oleylamine (70%), and 140 parts by weight (90%) of 1-octadecene were put into the reactor, and for 30 minutes to 1 hour A first mixture is prepared by performing ultrasonic dispersion, and the prepared first mixture is stored in a separate container.
상기와 같이, 초음파 분산을 수행하는 이유는 용해를 용이하게 하기 위함이다.As described above, the reason for performing ultrasonic dispersion is to facilitate dissolution.
상기 제2초음파분산수행단계(S200)는 반응기에 납전구체용액과 올레이아민(leylamine)과 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 단계이다.In the second ultrasonic dispersion performing step (S200), a lead precursor solution, leylamine, and 1-octadecene are put in a reactor and ultrasonic dispersion is performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture and storing the prepared second mixture in a separate container.
구체적으로 설명하자면, 반응기에 0.039 중량부의 납전구체용액((CH3SO3)2Pb, PbCl2, Pb(OAc)2, Pb(NO3)2, Pb(acac)2 , PbCO3 로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 납전구체를 포함하는 것)과 5 중량부의 올레이아민(leylamine)과 20 중량부의 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하게 되는 것이다.Specifically, 0.039 parts by weight of a lead precursor solution ((CH3SO 3 ) 2 Pb, PbCl 2 , Pb(OAc) 2 , Pb(NO 3 ) 2 , Pb(acac) 2 , PbCO 3 selected from the group consisting of 0.039 parts by weight in a reactor Any one or more lead precursors), 5 parts by weight of leylamine and 20 parts by weight of 1-octadecene, and ultrasonic dispersion for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture and the prepared second mixture is stored in a separate container.
이후, 상기 열분해반응단계(S300)는 반응기 내 상기 용기에 각각 보관된 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분 제거를 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 단계이다.After that, the thermal decomposition reaction step (S300) is performed at 120 ° C. for 1 hour to remove moisture in an argon atmosphere after input of the two mixtures stored in the vessel in the reactor, and stirred at 300 ° C. for 2 hours for the pyrolysis reaction step to do it.
상기와 같이, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하는 이유는 혼합물들이 좀 더 균질하게 섞이도록 하기 위한 것이다.As described above, the reason for removing moisture in the argon atmosphere is to allow the mixtures to be more homogeneously mixed.
이때, 1시간을 초과하게 되면 너무 많은 수분이 증발해버려 열분해 반응시, 탄화될 수 있는 문제점이 발생할 수 있으므로 상기한 시간을 준수하여야 한다.At this time, if it exceeds 1 hour, too much moisture evaporates, so that a problem of carbonization may occur during the thermal decomposition reaction, so the above time must be observed.
이후, 냉각여과단계(S400)는 반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane과 ethanol을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 단계이다.Thereafter, the cooling filtration step (S400) is a step for completing the pyrolysis reaction in the reactor, cooling the mixed solution to 80° C., and performing filtration and washing using hexane and ethanol.
이후, Pb@C나노입자촉매완성단계(S500)는 상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 고온 어닐링을 거쳐 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질을 완성하는 단계이다.Thereafter, in the Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500), the prepared PbCo@C/C is dried in a vacuum oven at 60° C., and then subjected to high-temperature annealing in an Ar atmosphere for 1 hour to form graphene on the surface of the lead nanoparticles. It is a step of completing the coated, coated nanoparticle-supported catalyst material.
이후, 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600)는 연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 단계이다.Thereafter, the porous graphene coating catalyst active material preparation step (S600) is a step of preparing the catalyst material prepared above instead of lead powder, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes thereto to prepare an active material mixture for the lead-acid battery.
이때, 연분과 동일한 함량으로 촉매 물질을 준비해야 하는 것이며, 연분 대신에 촉매 물질을 준비하기 때문에 연분이 100 중량부가 필요하면 이와 동일하게 100 중량부의 촉매 물질을 준비하게 되는 것이다.At this time, it is necessary to prepare the catalyst material in the same amount as the smoke, and if 100 parts by weight of the smoke is required because the catalyst material is prepared instead of the smoke, 100 parts by weight of the catalyst material is prepared in the same way.
이후, 고온숙성및건조단계(S700)는 상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시키기 위한 단계이다.Then, in the high temperature aging and drying step (S700), graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode plate made of lead, and then in a high temperature environment It is a step for aging and drying in
한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500)에서, On the other hand, according to an additional aspect, in the Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500),
고온 어닐링 온도는,The high temperature annealing temperature is
600 ℃ ~ 799℃ 범위 내인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is in the range of 600 ℃ ~ 799 ℃.
즉, 온도에 따라 카본블랙이 표면으로 밀려나오는 정도가 달라지게 된다.That is, the extent to which the carbon black is pushed to the surface varies according to the temperature.
예를 들어, 600 ℃에서 내부에 녹아 있는 카본소스가 적절히 나노입자 촉매 표면으로 밀려나오기 때문에 기공이 형성된 카본 쉘이 형성되게 된다.For example, since the carbon source dissolved therein is properly pushed out to the surface of the nanoparticle catalyst at 600° C., a carbon shell with pores is formed.
그러나, 799℃를 초과할 경우에, 예를 들어, 800℃ 에서는 나노입자 촉매 밖으로 너무 나오게 되므로 기공을 막아 이온 전달이 되지 않아 기초 성능이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.However, when it exceeds 799 ° C, for example, at 800 ° C, the nanoparticles come out too much, so the pores are blocked and the ion transfer is not performed, resulting in a problem that the basic performance is deteriorated.
즉, 어닐링 온도가 온도 조건을 초과할 경우에 카본블랙의 결정성이 좋아지고, 밀도가 높아져 기공 크기가 점점 작아지기 때문이다.That is, when the annealing temperature exceeds the temperature condition, the crystallinity of carbon black is improved, the density is increased, and the pore size is gradually decreased.
따라서, 상기한 온도 범위 내에서 고온 어닐링을 수행하게 되는 것이다.Accordingly, high-temperature annealing is performed within the above-described temperature range.
실험을 위하여, 600 ℃에 어닐링된 촉매와 상용 Pb/C 촉매의 내구성을 비교하기 위해 산소 분위기에서 5,000 cycle의 CV를 실시하는 가속열화평가(ADT)를 진행하였고, 가속열화평가 이후 CV, CO stripping curve 측정을 통한 전기화학적For the experiment, accelerated degradation evaluation (ADT) was performed in which 5,000 cycles of CV were performed in an oxygen atmosphere to compare the durability of the catalyst annealed at 600 °C and the commercial Pb/C catalyst. After the accelerated degradation evaluation, CV and CO stripping Electrochemical through curve measurement
활성표면적의 변화 및 ORR polarization curve 측정을 통한 촉매 활성의 변화를 확인하였다. Changes in the active surface area and changes in catalytic activity were confirmed by measuring the ORR polarization curve.
가속열화 평가 전후 전기화학 활성표면적 변화를 비교해봤을 때, 상용 Pb/C 촉매는 활성표면적이 크게 감소(약 61 %)한 것을 확인할 수 있지만, 600 ℃에 어닐링된 촉매의 경우, 가속열화평가 전후 면적의 변화가 거의 없는 것으로 보아 5,000 cycle의 가혹한 테스트 조건 하에서도 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 표면에 코팅된 카본블랙 구조가 무너지지 않고 그대로 유지되었다는 것을 알 수 있다.When comparing the change in the electrochemically active surface area before and after the accelerated deterioration evaluation, it can be seen that the active surface area of the commercial Pb/C catalyst was significantly reduced (about 61%), but in the case of the catalyst annealed at 600 °C, the area before and after the accelerated deterioration evaluation It can be seen that the carbon black structure coated on the porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst surface was maintained without collapsing even under the harsh test conditions of 5,000 cycles.
이러한 효과로 인해, 가속열화평가 이후 측정된 ORR polarization curves (도 3 참조)에서도 ORR활성이 상당히 감소한 상용 Pb/C 촉매와 달리, 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매의 성능은 거의 변화가 없는 것을 확인할 수 있었다.Due to this effect, the performance of the Pb@C nanoparticle catalyst coated with porous graphene hardly changed, unlike the commercial Pb/C catalyst, which showed a significant decrease in ORR activity even in the ORR polarization curves (see FIG. 3) measured after the accelerated degradation evaluation. was able to confirm that there was no
즉, 상용 Pb/C 촉매는 Pb 나노 입자가 직접적으로 외부에 노출되어 있어 장시간 구동 시 입자 뭉침 현상이 가속화 되어 촉매 성능저하가 심각하게 일어나는 반면, 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매의 경우 나노 입자 표면에 코팅되어 있는 견고한 탄소층이 나노 입자의 migration을 방지하는 역할을 하여 촉매의 물리적 구조 변화가 거의 일어나지 않기 때문이라고 할 수 있다.That is, in commercial Pb/C catalysts, Pb nanoparticles are directly exposed to the outside, so particle agglomeration is accelerated when driven for a long time, resulting in serious catalyst performance degradation. In this case, it can be said that this is because the hard carbon layer coated on the surface of the nanoparticles prevents the migration of nanoparticles, so that the physical structure of the catalyst hardly changes.
따라서, 납축전지를 장시간 운전할 때 적절한 기공을 가진 탄소층이 표면에 코팅된 촉매 나노 입자를 사용하면 탄소층이 촉매의 용해 및 뭉침 현상을 방지해 급격한 성능 저하를 막아 주는 효과가 나타날 것으로 기대된다.Therefore, when a lead-acid battery is operated for a long time, when catalyst nanoparticles coated with a carbon layer having appropriate pores are used, the carbon layer prevents dissolution and agglomeration of the catalyst, thereby preventing rapid performance degradation.
이는 실험을 통해 최적의 온도 조건을 도출한 것으로서, 그 임계적 의의가 존재하고, 단순하게 종래 기술에서 설계 변경하는 정도로 도출할 수 있는 단순 기술은 아닌 것이다.This is an experiment that derives the optimal temperature condition, has a critical significance, and is not a simple technology that can be derived to the extent of simply changing the design in the prior art.
결국, 상기와 같은 제조 방법을 통해, 도 2와 같은 극판을 획득할 수가 있게 되는 것이며, 다공성 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질은 벌크한 Pb가 아닌 나노입자 크기로 제조되고, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 것이다.Eventually, through the manufacturing method as described above, it becomes possible to obtain an electrode plate as shown in FIG. 2, graphene is coated on the surface of the porous lead nanoparticles, and the catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is not bulk Pb It is to improve durability due to high crystallinity of graphene without interfering with electron and ion transfer by coating porous graphene on the surface of the Pb nanoparticle catalyst prepared in nanoparticle size.
즉, 본 발명을 통해, 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판을 포함하고 있는 납축전지를 제공할 수가 있게 되는 것이다.That is, through the present invention, it is possible to provide a lead-acid battery including a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 종래의 극판에 활물질을 도포한 후, 부직포를 활물질에 압착하여 부착시킨 극판과 본 발명에 의해 제조된 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판을 가지고 기초성능 및 수명시험을 하였다.As described above, in order to grasp the effect of the present invention, after the active material is applied to the conventional electrode plate, the non-woven fabric is pressed to the active material and attached to the electrode plate and the porous graphene-coated Pb@C nanoparticles prepared by the present invention Basic performance and life tests were conducted with the catalyst plate.
후술하는 종래품이라 함은, 본 발명의 출원인이 제조하는 납축전지(BX80)에 사용하는 활물질에 부직포를 포함한 극판을 이용하여 제조된 제품을 말하며, 개선품은 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판을 포함하고 있는 제품을 말한다.The conventional product to be described below refers to a product manufactured using an electrode plate including a nonwoven fabric as an active material used in the lead acid battery (BX80) manufactured by the applicant of the present invention, and the improved product is a porous product manufactured through the manufacturing method of the present invention Refers to a product containing a graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst plate.
또한, 후속 공정인 조립 및 기판에 전기 전도도를 부여하는 화성 등의 공정을 통해 최종적인 70Ah 용량(20시간율 용량)을 갖는 종래품과 개선품을 제작하였으며, 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판의 효과를 입증하기 위하여 충전수입성과 50% DoD 내구성 시험을 진행하였다. In addition, conventional products and improved products with a final 70 Ah capacity (20 hour rate capacity) were manufactured through subsequent processes such as assembly and chemical conversion to give electrical conductivity to the substrate, and Pb@C coated with porous graphene In order to prove the effect of the nanoparticle catalytic plate, chargeability and 50% DoD durability tests were conducted.
1) 충전수입성 시험 (CA: Charge Acceptance test)1) CA: Charge Acceptance test
만충전된 시료를 상온(25±2℃)에서 5시간율 전류(70Ah 기준 17.5A)로 2.5시간 방전한 후, 0±2℃ 온도에서 12시간 이상 방치한다. After discharging the fully charged sample at room temperature (25±2℃) with a 5-hour rate current (17.5A based on 70Ah) for 2.5 hours, it is left at 0±2℃ for more than 12 hours.
이후 정전압 14.4V±0.1V으로 충전하여 충전 10분때 전류를 측정한다. After that, charge it with a constant voltage of 14.4V±0.1V and measure the current at 10 minutes of charging.
시험결과, 전기전도도 및 충전 효율이 높아 개선품이 종래품 대비 10분 정도에 전류가 39% 증대되었음을 알 수 있었다.As a result of the test, it was found that the improved product increased the current by 39% in about 10 minutes compared to the conventional product due to high electrical conductivity and charging efficiency.
충전수입성
chargeability
나노 입자는 부피 대비 표면적의 넓이가 극단적으로 넓어 입자의 크기에 따른 특성이 다양하게 변할 수 있으며, 크기가 큰 벌크 소재와는 다른 특성을 보인다.Nanoparticles have an extremely wide surface area to volume ratio, so their properties can vary depending on the size of the particles, and they show different characteristics from bulk materials with large sizes.
실험 결과, 현재 납축전지의 극판은 벌크한 Pb가 사용되지만 나노입자 크기의 Pb를 적용하였기에 충전수입성이 향상되었음을 알 수 있었다.As a result of the experiment, bulk Pb is currently used for the electrode plate of the lead-acid battery, but it can be seen that the chargeability is improved because the nano-sized Pb is applied.
2) 가속 수명 시험(SAE J2801)2) Accelerated life test (SAE J2801)
납축전지를 75℃ 수조에서 약 1주일 동안 일반적인 차량 조건과 유사하게 34회 충/방전 싸이클이 진행한다. The lead-acid battery is subjected to 34 charge/discharge cycles in a 75°C water bath for about one week, similar to general vehicle conditions.
34회 싸이클 실시 후 200A로 10초 방전하여 7.2V 이상 유지가 되면 다시 34회 싸이클을 진행하는 방식으로 수명 시험을 진행한다. After performing 34 cycles, discharge at 200A for 10 seconds, and if 7.2V or higher is maintained, perform the life test in such a way that the cycle is repeated 34 times.
또한, 싸이클 중 충전단계의 말기 전류가 15A 이상 올라가거나 휴지 시, 전압이 12.0V 이하 또는 매주 검증 단계에서 200A 방전 시, 전압이 7.2V 이하 시험을 중단한다. In addition, if the end current of the charging phase rises more than 15A during a cycle or when the voltage is less than 12.0V or when the voltage is less than or equal to 200A in the verification phase every week, the test with a voltage of less than 7.2V is stopped.
하기 표 2는 SAE J2801 시험을 실시한 결과이며, 34회 충/방전 싸이클 마다 200A로 10초 방전 시 전압을 나타내었다.Table 2 below shows the results of the SAE J2801 test, and shows the voltage when discharging at 200A for 10 seconds every 34 charge/discharge cycles.
상기 표 2의 경우에는 Pb@C 나노입자 촉매 미적용시 수명은 238싸이클이고, Pb@C 나노입자 촉매를 적용하였으나, 어닐링 온도를 400도로 할 경우에 수명도 238싸이클을 나타냈다.In the case of Table 2, when the Pb@C nanoparticle catalyst was not applied, the lifetime was 238 cycles, and the Pb@C nanoparticle catalyst was applied, but when the annealing temperature was 400 degrees, the lifetime was 238 cycles.
한편, Pb@C 나노입자 촉매를 적용하고, 어닐링 온도를 550도로 높일 경우에 다소 수명이 238싸이클에서 272싸이클로 향상되었으나, 유의미한 향상은 아님을 확인하였다.On the other hand, when the Pb@C nanoparticle catalyst was applied and the annealing temperature was increased to 550 degrees, the lifespan was slightly improved from 238 cycles to 272 cycles, but it was confirmed that it was not a significant improvement.
그러나, Pb@C 나노입자 촉매를 적용하고, 어닐링 온도를 600도로 높일 경우에 238싸이클에서 374 사이클로 57%의 수명 향상되었음을 알 수 있었다.However, it was found that the lifetime was improved by 57% from 238 cycles to 374 cycles when the Pb@C nanoparticle catalyst was applied and the annealing temperature was increased to 600 degrees.
그리고, Pb@C 나노입자 촉매를 적용하고, 어닐링 온도를 800도로 더욱 높일 경우에 238싸이클로 회귀되었음을 알 수 있었으며, 이는 799℃ 초과의 아주 높은 고온에서 어닐링을 거치기 때문에 매우 작은 기공을 지닌 카본블랙층(탄소층)이 형성되어 전자와 이온의 전달을 방해하였기 때문인 것으로 판단된다.And, it was found that when the Pb@C nanoparticle catalyst was applied and the annealing temperature was further increased to 800 degrees, it returned to 238 cycles, which was a carbon black layer with very small pores because it was annealed at a very high temperature exceeding 799 ° C. (Carbon layer) was formed and it is thought that this is because it interfered with the transfer of electrons and ions.
따라서, 가장 바람직한 어닐링 온도는 600 ~ 799도 내의 600도 임을 알 수 있었다.Therefore, it can be seen that the most preferable annealing temperature is 600 degrees within 600 to 799 degrees.
한편, 표 3은 납축전지 성능 평가 중 RC 용량에 관한 비교표로서, 일반적인 극판을 적용한 종래품의 경우에는 RC 용량은 118 min로 나타났으며, 본 발명의 촉매 물질을 포함한 극판을 적용한 개선품의 경우에는 RC 용량은 130 min으로 나타났다.On the other hand, Table 3 is a comparison table regarding the RC capacity during the performance evaluation of the lead-acid battery. In the case of the conventional product to which a general electrode plate is applied, the RC capacity was 118 min, and in the case of the improved product to which the electrode plate including the catalyst material of the present invention is applied The dose was found to be 130 min.
이는 벌크한 Pb가 아닌 나노입자 크기로 제조되고, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않아 RC 용량이 10% 증대함을 알 수 있었다.It was found that the RC capacity was increased by 10% because it was prepared in nanoparticle size rather than bulk Pb, and did not interfere with electron and ion transfer by coating porous graphene on the surface of the Pb nanoparticle catalyst.
상기와 같은 제조 방법을 통해, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.Through the manufacturing method as described above, the porous graphene is coated on the surface of the Pb nanoparticle catalyst to provide the effect of improving the durability due to the highly crystalline graphene without interfering with the transfer of electrons and ions.
또한, 납축전지의 극판에 나노입자 크기의 Pb를 적용하여 성능을 월등하게 향상시키며, 금속의 로딩량을 감소시켜 경제성(연비 및 제조비용)을 향상시키고자 하며, aggregation(응집) 문제점을 제거하고 상용성을 극대화시키는 효과를 제공하게 된다.In addition, by applying nano-particle-sized Pb to the electrode plate of a lead-acid battery, the performance is significantly improved, and by reducing the metal loading, the economic efficiency (fuel efficiency and manufacturing cost) is improved, and the aggregation problem is eliminated and It provides the effect of maximizing compatibility.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. Those skilled in the art to which the present invention of the above contents pertain will be able to understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all aspects and not restrictive.
S100 : 제1초음파분산수행단계
S200 : 제2초음파분산수행단계
S300 : 열분해반응단계
S400 : 냉각여과단계
S500 : Pb@C나노입자촉매완성단계
S600 : 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계
S700 : 고온숙성및건조단계S100: First ultrasonic dispersion performance step
S200: Second ultrasonic dispersion performance step
S300: pyrolysis reaction step
S400: cooling filtration step
S500: Pb@C nanoparticle catalyst completion stage
S600: porous graphene coating catalyst active material manufacturing step
S700: high temperature aging and drying stage
Claims (5)
반응기에 카본 블랙, 올레이아민(oleylamine), 1-옥타데센(1-octadecene)을 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제1혼합물을 제조하고, 제조된 제1혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제1초음파분산수행단계(S100);와
이후, 반응기에 납전구체용액과 올레이아민(leylamine)과 1-옥타데센(1-octadecene)에 넣고 30분 내지 1시간 동안 초음파 분산을 수행하여 제2혼합물을 제조하고, 제조된 제2혼합물을 별도의 용기에 보관하기 위한 제2초음파분산수행단계(S200);와
반응기 내 두 혼합물 투입후, 아르곤 분위기에서 수분을 제거하기 위해 120 ℃에서 1시간을 수행하고, 열분해 반응을 위해 300 ℃에서 2시간 동안 교반시키기 위한 열분해반응단계(S300);와
반응기 내 열분해 반응을 완료한 후, 혼합 용액을 80 ℃까지 냉각시킨 후, hexane과 ethanol을 이용하여 여과 및 세척을 수행하기 위한 냉각여과단계(S400);와
상기 제조된 PbCo@C/C를 60 ℃의 진공 오븐에서 건조한 후, Ar 분위기에서 1 시간 동안 고온 어닐링을 거쳐 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질을 완성하는 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500);와
연분 대신에 상기 제조된 촉매 물질을 준비하고, 여기에 양극과 음극 각각에 따른 첨가제를 혼합하여 납축전지의 활물질 혼합물을 제조하는 다공성그래핀코팅촉매활물질제조단계(S600);와
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질이 포함된 활물질 혼합물을 납으로 제작된 극판에 도포한 후, 고온 환경에서 숙성 및 건조시키기 위한 고온숙성및건조단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법.
In the method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate,
Carbon black, oleylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a first mixture, and the prepared first mixture was placed in a separate container First ultrasonic dispersion performing step (S100) for storage; and
Thereafter, the lead precursor solution, leylamine, and 1-octadecene were put in a reactor and ultrasonic dispersion was performed for 30 minutes to 1 hour to prepare a second mixture, and the prepared second mixture was separated A second ultrasonic dispersion performing step (S200) for storage in a container of; and
After inputting the two mixtures in the reactor, a thermal decomposition reaction step (S300) for performing 1 hour at 120 ° C. to remove moisture in an argon atmosphere, and stirring at 300 ° C. for 2 hours for a thermal decomposition reaction; and
After completing the pyrolysis reaction in the reactor, the mixed solution is cooled to 80 ° C., and then a cooling filtration step (S400) for performing filtration and washing using hexane and ethanol; and
After drying the PbCo@C/C prepared above in a vacuum oven at 60° C., the graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles through high temperature annealing in an Ar atmosphere for 1 hour, and a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is completed. Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500); and
A porous graphene coating catalyst active material manufacturing step (S600) of preparing the catalyst material prepared above instead of smoke, and mixing the additives according to each of the positive and negative electrodes to prepare an active material mixture for the lead acid battery (S600); and
Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and an active material mixture including a catalyst material on which the coated nanoparticles are supported is applied to an electrode plate made of lead, followed by a high temperature aging and drying step for aging and drying in a high temperature environment (S700); porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate manufacturing method comprising a.
상기 납전구체용액은,
(CH3SO3)2Pb, PbCl2, Pb(OAc)2, Pb(NO3)2, Pb(acac)2 , PbCO3 로 구성된 그룹에서 선택된 어느 하나 이상의 납전구체를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법.
The method of claim 1,
The lead precursor solution is
(CH 3 SO 3 ) 2 Pb, PbCl 2 , Pb(OAc) 2 , Pb(NO 3 ) 2 , Pb(acac) 2 , PbCO 3 A method for manufacturing a porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst plate.
상기 Pb@C나노입자촉매완성단계(S500)에서,
고온 어닐링 온도는,
600 ℃ ~ 799℃ 범위 내인 것을 특징으로 하는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법.The method of claim 1,
In the Pb@C nanoparticle catalyst completion step (S500),
The high temperature annealing temperature is
Porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate manufacturing method, characterized in that in the range of 600 ℃ ~ 799 ℃.
상기 납 나노입자 표면에 그래핀이 코팅되고, 코팅된 나노입자가 담지된 촉매 물질은,
벌크한 Pb가 아닌 나노입자 크기로 제조되고, 다공성 그래핀을 Pb 나노입자 촉매 표면에 코팅하여 전자와 이온의 전달을 방해하지 않으면서 고결정성의 그래핀으로 인한 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판 제조 방법.
The method of claim 1,
Graphene is coated on the surface of the lead nanoparticles, and the catalyst material on which the coated nanoparticles are supported,
Porous, characterized in that it is manufactured in a nanoparticle size, not bulk Pb, and is coated with porous graphene on the surface of a Pb nanoparticle catalyst to improve durability due to highly crystalline graphene without interfering with electron and ion transfer Method for manufacturing graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate.
제조된 다공성 그래핀이 코팅된 Pb@C 나노입자 촉매 극판을 포함하고 있는 납축전지.By the manufacturing method of claim 1,
A lead-acid battery containing the prepared porous graphene-coated Pb@C nanoparticle catalyst electrode plate.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |