石墨烯镍锌电池的电极板材料制备工艺及石墨烯镍锌电池的制作方法
本发明涉及一种石墨烯镍锌电池正负极板材料的制备方法及基于该方法制备的正负极板材料实现的石墨烯镍锌电池，属于石墨烯镍锌电池技术领域。电池准备。
背景技术：
目前，电动摩托车、电动汽车等电动汽车主要采用铅酸电池和锂电池。 这类电池充电速度慢，深度放电性能差，循环寿命短。 尤其是锂电池，安全性较差。 电池成本太高，回收率不高。 因此，从实际使用中可以看出，上述电池的这些致命缺点已经成为纯电动汽车发展的最大瓶颈。
从目前的使用要求来看，纯电动汽车对电池的要求更高。 它们要求电池具有高比能量、高比功率、快速充电、良好的深放电性能、长循环寿命和高电池安全性。 可见，设计一种使纯电动汽车能够充分发挥其高效、环保优势的电池是目前急需解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种石墨烯镍锌电池的电极板材料制备工艺以及所研制的石墨烯镍锌电池。 基于该工艺制备的电极板材料制造的石墨烯镍锌电池具有快速充电和高放电的特点。 倍率高、放电深度好、循环寿命长、成本低等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种石墨烯镍锌电池电极板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将极板活性材料与石墨烯混合，加入蒸馏水稀释并搅拌均匀；
2）将稀释好的混合料放入球磨机的配制室；
3)将制备室抽真空并保持恒温进行数次变速球磨。 其中，一个循环是逐渐提高速度，然后逐步降低速度。 逐步加速过程中的速度变化次数与逐步减速过程相同。 速度过程中的速度变化次数相同或不同；
4)将变速球磨得到的产物脱水、干燥，得到石墨烯均匀、充分包覆活性物质的复合极板材料。
一种石墨烯镍锌电池，其特征在于，包括电极板，所述电极板由石墨烯镍锌电池电极板材料制备工艺制备的电极板材料制成。
石墨烯镍锌电池的能量密度为90Wh/Kg~110Wh/Kg，循环寿命不低于1000次。
本发明的优点是：
本发明的制备工艺实现了石墨烯对氢氧化镍和氧化锌的有效包覆，且包覆均匀、充分、全面、致密。 石墨烯涂层使得氢氧化镍和氧化锌具有优异的导电性，从而提高了氢氧化镍和氧化锌的导电率。 所制备的用于制作正负极板的复合电极板材料制造的石墨烯镍锌电池具有比能量高、比功率高、充电快、放电倍率高、深度好等优点。放电和循环寿命长，安全性高，不爆炸，环保性能好，材料回收率可达90%以上。
石墨烯镍锌电池的比能量约为铅酸电池的2倍，但成本仅比铅酸电池高30%左右，成本仅相当于动力锂电池的50%。 因此，从性价比角度来看，石墨烯镍锌电池作为动力电池、储能电池，在电动摩托车、电动汽车等电动领域以及风能、光能领域具有广阔的发展前景。
附图说明
图1为本发明制备工艺流程图。
图2为本发明的无石墨烯镍锌电池和石墨烯镍锌电池的放电容量曲线图。
详细方式
如图1所示，本发明石墨烯镍锌电池的电极板材料制备工艺包括以下步骤：
1)将极板活性材料和石墨烯混合，然后将得到的混合材料加入蒸馏水中稀释并搅拌均匀；
2）将稀释好的混合料放入球磨机备料室；
3) 在制备室抽真空并保持恒温的条件下，进行多次变速球磨处理，其中：逐渐提高速度然后逐渐降低速度为一个循环(即逐渐提高速度和逐渐降低速度)。然后逐渐降低速度为一个周期）（变速球磨过程），步进加速过程中的速度变化次数与步进过程中的速度变化次数相同或不同步进减速过程；
4)将变速球磨得到的产物脱水、干燥，得到均匀、充分包覆活性物质的石墨烯复合极板材料，即可用于制作极板。
在本发明中，步进是指转速按照设定的几个级别(每个级别对应于预定的转速范围)逐步增大或减小。
实际制备中：在制备正极板材料时，极板活性物质包括氢氧化镍； 制备负极板材料时，极板活性物质包括氧化锌。
在电池领域，制备正极板材料的极板活性材料除主要材料氢氧化镍外，还可以添加氧化钴（CoO）、羧甲基纤维素（CMC）、聚四氟乙烯（PTFE）等辅助材料。材料和辅料可根据实际制备需要合理选择，不受限制。 同样，制备负极板材料的极板活性材料除主要材料氧化锌外，还可以添加氧化铋、氧化铅、氢氧化钙、羧甲基纤维素（CMC）、聚四氟乙烯（PTFE）等辅助材料。 辅助材料可根据实际制备需要合理选择，不受限制。
对于混合材料：制备正极板材料时，极板活性材料占混合总重量的95％～98.5％，石墨烯占混合总重量的5％～1.5％； 制备负极板材料时，极板活性材料占混合物总重量的97％～98.5％，石墨烯占混合物总重量的3％～1.5％。
例如：
制备正极板材料时：极板活性材料和石墨烯分别占总混合重量的95％和5％，或者极板活性材料和石墨烯分别占总混合重量的98.5％和1.5％ ，或极板活性材料和石墨烯分别占混合物总重量的96%和4%，或极板活性材料和石墨烯分别占混合物总重量的97.5%和2.5%。
制备负极板材料时：极板活性材料和石墨烯分别占总混合重量的97％和3％，或者极板活性材料和石墨烯分别占总混合重量的98.5％和1.5％ ，或者电极板活性材料和石墨烯分别占混合物总重量的98%和2%。
至于在制备正负极板时，极板活性材料中各种材料的混合比例，这是本领域的公知技术。 主材料与辅材料的比例关系应根据实际需要确定，并不重要。 受到限制。
需要说明的是，在混合极板活性材料和石墨烯时，将极板活性材料和石墨烯的主料和辅料加入蒸馏水中并混合均匀。
本发明步骤3)中，一个周期可以定义为：
以A1%的临界速度运行T1时间，以A2%的临界速度运行T2时间，以A3%的临界速度运行T3时间，最后以A4的临界速度运行T4时间% 完成逐步加速过程。 然后，以B1%的临界速度运行T5时间，然后以B2%的临界速度运行T6时间，然后以B3%的临界速度运行T7时间，最后以临界速度运行T8时间B4%完成逐步削减。 过程;
在：
A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4为大于0且小于100的正实数。A1＜A2＜A3＜A4、B1＞B2＞B3＞B4。 在实际实施中，A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3和B4可以相同或不同，A1和B4、A2和B3、A3和B2、A4和B1可以相同或不同。
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8是大于0的正实数。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8可以相同或不同。 T1、T8和T2可以等于或不同于T7、T3和T6、T4和T5。
实际设计中，较好的设置为：A1=B4、A2=B3、A3=B2、A4=B1、T1=T8、T2=T7、T3=T6、T4=T5，方便操作和控制。 另外，T1～T8设定为30分钟左右为宜，整个变速球磨处理时间持续4～8小时。
在本发明中，临界转速是公知球磨机的固有参数，因此这里不再赘述。
例如：优选地，一个周期可以设置为：以15%临界速度运行30分钟，然后以30%临界速度运行30分钟，然后以50%临界速度运行30分钟，最后以70%运行%临界速度运行30分钟，完成逐步加速过程，以70%临界速度运行30分钟，然后以50%临界速度运行30分钟，然后以70%临界速度运行30分钟，然后以70%临界速度运行30分钟，然后以30%临界速度运行30分钟，最后以15%临界速度运行30分钟，完成逐步降速过程。
需要说明的是，优选地，逐级加速过程中每次升速的幅度相同，同样，逐级减速过程中每次降速的幅度为相同。 进一步优选地，对于逐级加速过程和逐级减速过程中的同一级别，每一级别的增速幅度与同一级别的增速幅度相同。 。
本发明中，制备室的温度在40度至50度之间，优选维持在48度。
此外，本发明还提出一种石墨烯镍锌电池，包括电极板。 所述电极板由本发明石墨烯镍锌电池的电极板材料制备工艺制备得到的电极板材料制成。 进一步地，电极板包括正极板和负极板。 正极板由本发明的石墨烯镍锌电池的电极板材料制备工艺制备的正极板材料制成，负极板由本发明的石墨烯制成。 该负极板材料采用镍锌电池电极板材料制备工艺制备而成。
当然，石墨烯镍锌电池还应包括正负极片、隔膜、电池壳等。 电池盒内有电解液。 需要说明的是，石墨烯镍锌电池除正负极板外的结构以及电池制造工艺均为电池领域的公知技术，此处不再详细描述。
下表列出了采用本发明工艺制备的极板材料制造的石墨烯镍锌电池的各项性能，其中进行两次以下变速球磨工艺（一个循环）：15%临界30%临界速度运行30分钟→30%临界速度运行30分钟→50%临界速度运行30分钟→70%临界速度运行30分钟→70%临界速度运行速度运行30分钟→以50%临界速度运行30分钟→以30%临界速度运行30分钟→以15%临界速度运行30分钟。
镍锌电池与石墨烯镍锌电池性能对比表
从上表可以看出，与无石墨烯镍锌电池相比，石墨烯镍锌电池在比能量、比功率、充电速度、放电倍率、放电容量、循环寿命等方面均具有优异的性能。 表现。
本发明得到的石墨烯镍锌电池能量密度可达90Wh/Kg～110Wh/Kg，循环寿命不低于1000次。
另外，图。 图2为无石墨烯镍锌电池和石墨烯镍锌电池的放电容量曲线。 从图2可以看出，与无石墨烯镍锌电池相比，石墨烯镍锌电池的放电容量显着增加，放电持续时间更长，电池性能显着提升。
本发明需要说明的是：
石墨烯在电池领域的应用是基于石墨烯的诸多特性。 例如，它具有良好的导电性和导热性，其电导率可达108Ω/m，表面电阻约为31Ω/sq（310Ω/m2），高于铜或银。 较低，是常温下导电性能最好的材料，具有较大的比表面积（/g，用其制成的电池具有良好的电容性能，可实现快速充电）、导热系数（常温下5000W·m-1·K） -1）是硅的36倍，砷化镓的20倍，铜的十多倍（常温401W·m·K），并且具有极高的强度和柔韧性，以及良好的光学性能特点，广泛应用于物理学和材料科学。
本发明是在镍锌电池的基础上开发的石墨烯镍锌电池。 具有充电快、深度放电好、放电倍率高、循环寿命长（通过石墨烯的导电性能实现）等优点，且成本比镍锌材料低。
然而，正是因为石墨烯具有良好的强度和柔韧性，如何用石墨烯有效、均匀、充分地涂覆氢氧化镍和氧化锌电极板材料是一个很难解决的问题。 这就要求石墨烯材料均匀、充分分散，本发明的制备工艺很好地解决了这个问题。
本发明的优点是：
本发明的制备工艺实现了石墨烯对氢氧化镍和氧化锌的有效包覆，且包覆均匀、充分、全面、致密。 石墨烯使得氢氧化镍和氧化锌具有优异的导电性并增加了电容。 基于所制备的复合电极板材料用于制作正负极板而制作的石墨烯镍锌电池因此具有高比能量、高比功率、快速充电、高放电倍率、良好的深度放电，具有具有循环寿命长、安全性高、不爆炸、环保性能好等优点，材料回收率可达90%以上。
石墨烯镍锌电池的比能量约为铅酸电池的2倍，但成本仅比铅酸电池高30%左右，成本仅相当于动力锂电池的50%。 因此，从性价比角度来看，石墨烯镍锌电池作为动力电池、储能电池，在电动摩托车、电动汽车等电动领域以及风能、光能领域具有广阔的发展前景。
以上是本发明的优选实施例及其所采用的技术原理。 对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，基于本发明的任何其他技术方案可以进行有效的改造、简单的替换等显而易见的变化，都属于本发明的范围。