CN100440604C - 一种铅酸电瓶增活剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁、二元羧酸。本发明防止电瓶极板硫化，提高电瓶容量及使用寿命；本发明还缩短了电瓶的充电时间，同时减少使用中电解液的蒸发，减少电瓶内阻、防止过充电；另外，本发明有效解决了电瓶自放电的问题。

Description

一种铅酸电瓶增活剂

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种铅酸电瓶增活剂。

背景技术

我国是一个电瓶生产和使用的大国。电瓶广泛适用于机械动力、火力、水力、太阳能、风能发电等领域，也可为汽车、火车、飞机、轮船、舰艇、坦克车、装甲车、电瓶车、电动自行车等提供电能。它深入到国民经济建设、国防施工、日常生活的各个领域。但是，目前的电瓶存在着很多不足之处。(1)易硫化：电瓶极板容易硫化，造成极板损坏，使电瓶过早报废；损坏报废的电瓶中，75％为硫化所致。(2)新电瓶只有75％-80％的活性物质发挥作用，还有一部分没有发挥作用，电瓶报废就不再能使用。(3)寿命短：现有的电瓶，一般只能用8个月，有的甚至只能用3个月。(4)充电时间长：一般的电瓶，一次充电需70小时左右。(5)耐寒性差：在-20℃的情况下，电瓶不易启动。(6)耐热性差：电瓶中的电解液容易蒸发，需要经常加水。

发明专利公报上公开了《铅酸电瓶增容液》(专利号为93103819.7)，该发明揭示的增容液包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁。虽然其对铅酸电瓶的性能有所改善，但仍有进一步改善的空间。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种使电瓶不易硫化、容量高、使用寿命长、充电时间短、耐寒耐热性好的铅酸电瓶增活剂。

为了解决上述技术问题，通过以下技术方案实现：

一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸，其还包括硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁、二元羧酸。其组成的配比如下

序号  原料名称      规格          用量：重量份

1     蒸馏水        无离子水      125-135

2     硫酸          ≥98％        50-54

3     硫酸钴        分析纯        1.4-1.8

4     硫酸羟胺      分析纯        1-1.3

5     硫酸铝        分析纯        5-9

6     硫酸镉        分析纯        4-6

7     硫酸镁        分析纯        2.7-3.7

8     二元羧酸      分析纯        3-5

所述铅酸电瓶增活剂还包括柠檬酸。铅酸电瓶增活剂各组成的配比如下

序号  原料名称    规格          用量：重量份

1     蒸馏水      无离子水      125-135

2     硫酸        ≥98％        50-54

3     硫酸钴      分析纯        1.4-1.8

4     硫酸羟胺    分析纯        1-1.3

5    硫酸铝    分析纯    5-9

6    硫酸镉    分析纯    4-6

7    硫酸镁    分析纯    2.7-3.7

8    二元羧酸  分析纯    3-5

9    柠檬酸    分析纯    3-5

所述二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸的一种或者其任意组合。

按照上述顺序，在不断搅拌下，将2号原料加入到1号原料中；溶解后，将3号原料加入到1号、2号原料的混合液中；溶解后，将4号原料加入到1号、2号、3号原料的混合液中；溶解后，将5号原料加入到1号、2号、3号、4号原料的混合液中；溶解后，将6号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号原料的混合液中；将7号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号原料的混合液中；将8号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号原料的混合液中，混合后所得的混合液即为本发明的铅酸电瓶增活剂。

另外，还可以将9号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号原料的混合液中，混合后所得的混合液为本发明效果更佳的铅酸电瓶增活剂。

下面介绍一下本发明消除和防止电瓶硫化的原理。

铅酸电瓶是一中可逆性电化学反应，可以实现反复充电和放电，它的电化学反应方程式为：

其中，PbO₂位于正极板，Pb位于负极板。

当电瓶由于保养不当或长期放置，使电瓶处于放电或半放电状态，极板上产生一种白色粗大而坚硬的硫酸铅晶体(PbSO₄)，这种结晶物导电性极差、难溶解，会堵死活性物质的毛细孔，阻碍电解液的对流和扩散，使电瓶的内阻增加，破坏正常的电化学反应，导致容量下降。若增大电流、硬性充电，极板会发疏脱落，致使电瓶损坏而报废。

硫化电瓶加入本发明铅酸电瓶增活剂后，电瓶内部发生电化学反应，使硫化物软化、细化、溶解于电解液之中，增加电瓶内部可逆性电化学反应，使白色坚硬的硫酸铅晶体(PbSO₄)经过充电、恢复转变为海绵状的二氧化铅(PbO₂)戎状铅(Pb)，使之失效的电瓶重新恢复功能，达到并延长电瓶使用寿命的目的。对尚未硫化的电瓶加入本发明铅酸电瓶增活剂后，在电瓶的极板周围形成一种保护薄膜，防止极板硫化，提高电解液的导电性能及充电效率、降低内阻、减少电解液的蒸发，产生保养效应，并更有效地延长电瓶使用寿命。

具体说明如下：电瓶放电结束的标志是电解液比重下降到1.10，电瓶电压降到1.05伏。充电结束的标志是电压上升到2.2伏，电解液比重上升到1.28。一般电瓶的电解液比重上升到1.28左右，电解液中会出现大量的气泡，呈沸腾状态。电瓶长期处于放电或半放电状态，极板上会形成一种白色的粗晶体，正常充电不能转化为二氧化铅和戎状铅，这时称硫酸铅硬化或硫化，电瓶容量明显下降，单格电压明显降低。充电时单格电压迅速上升为2.8伏左右，电解液比重上升不明显、出现沸腾现象。这是由于白色而坚硬的晶粒堵住了极板的空隙，缩小极板和电解液的作用面，容量下降、内阻增大、启动困难。极板硫化严重的电瓶极板膨胀，促使硫化物充入隔板空隙，堵塞电流的流动，造成放电不均匀，甚至出现极板弯曲等损坏现象。

电瓶放电过程中，主要是电瓶内部的活性物质处于化合和分解运动。放电时硫酸减少、水增加，电解液比重下降；充电时与此相反。电瓶充电结束时，实际只有30-35％的活性物质转化为硫酸铅，极板上65-70％活性物质没有发生变化。为提高供电能力，本发明在现有技术的基础上增加了二元羧酸和柠檬酸，净化电解液中的杂质，有效防止了电瓶的硫化及内部自行放电，电瓶的容量增加，达到延长电瓶使用寿命的作用。

与现有技术相比，电瓶中加入本发明揭示的铅酸电瓶增活剂，有以下有益效果：(1)防止电瓶极板硫化，提高电瓶容量，使新电瓶的容量为100％，旧电瓶的容量为85％；(2)提高了电瓶的使用寿命，一般可以提高到电瓶原有使用寿命的2倍；(3)本发明还缩短了电瓶的充电时间，只需原有充电时间的一半、甚至原来的1/3，同时减少使用中电解液的蒸发，减少电瓶内阻、防止过充电；(4)电瓶的耐寒耐热性高，内部温度在±40℃仍能正常启动；(5)本发明有效解决了电瓶自放电的问题，充好电的电瓶，静放8个月，依然可以使用；(6)减少了电瓶中水的蒸发，每年只需要向电瓶中加1-2次水即可保证电瓶的正常使用，免维修电瓶可不加水；(7)提高电化学反应速度，减少电瓶内阻，提高输出功率；(8)增强电瓶复原与自我再生能力，提高电瓶大电流连续使用性能；(9)本发明可以使已严重硫化、但内部机械结构完好不断格的电瓶再生复活；(10)严重漏电的电瓶加入本发明后恢复正常功能，并能减少电瓶静止不用时的漏电现象。

本发明同时会产生巨大的社会效应和经济效应。众所周知，铅酸电瓶的安全性好、价格低，一旦解决了使用寿命、充电时间等问题，将会被更为广泛的利用。据统计，到2006年6月底，我国汽车的拥有量达5000万辆，若汽车上的铅酸电瓶全部配备本发明的增活剂，则每年可为国家节约约几百亿的资金。特别是令全世界都关注的环保电动汽车，如果使用本发明的增活剂的铅酸电瓶，则可解决电动汽车的规模化生产问题。另外，铅酸电池的价格是锂电池、镍氢电池价格的1/7。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

在带搅拌的300立方米的搪瓷反应釜中，加入125千克蒸馏水，在不断搅拌下，慢慢加入50千克硫酸，温度升高，待温度降至25-30℃时，按顺序加入硫酸钴1.4千克、硫酸羟胺1千克、硫酸铝5千克、硫酸镉4千克、硫酸镁2.7千克、乙二酸3千克。在原料的加入过程中，需要等前一种原料溶解后，再加入后一种。

实施例二

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水135千克、硫酸54千克、硫酸钴1.8千克、硫酸羟胺1.3千克、硫酸铝9千克、硫酸镉6千克、硫酸镁3.7千克、乙二酸5千克。

实施例三

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸4千克。

实施例四

实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、丙二酸4千克。

实施例五

实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、丁二酸4千克。

实施例六

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水128千克、硫酸51千克、硫酸钴1.5千克、硫酸羟胺1.1千克、硫酸铝6千克、硫酸镉4.8千克、硫酸镁3千克、乙二酸3.5千克、柠檬酸4.5千克。

实施例七

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水128千克、硫酸51千克、硫酸钴1.5千克、硫酸羟胺1.1千克、硫酸铝6千克、硫酸镉4.8千克、硫酸镁3千克、丙二酸3.5千克、柠檬酸4.5千克。

实施例八

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水132千克、硫酸53千克、硫酸钴1.7千克、硫酸羟胺1.15千克、硫酸铝8千克、硫酸镉5.2千克、硫酸镁3.6千克、丁二酸4.5千克、柠檬酸3.7千克。

实施例九

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水135千克、硫酸54千克、硫酸钴1.8千克、硫酸羟胺1.3千克、硫酸铝9千克、硫酸镉6千克、硫酸镁3.7千克、乙二酸及丙二酸的组合物4千克(其中乙二酸2千克、丙二酸2千克)、柠檬酸5千克。

实施例十

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水125千克、硫酸50千克、硫酸钴1.4千克、硫酸羟胺1千克、硫酸铝5千克、硫酸镉4千克、硫酸镁2.7千克、丁二酸及丙二酸的组合物5千克(其中丁二酸2.5千克、丙二酸2.5千克)、柠檬酸3千克。

实施例十一

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸及丙二酸及丁二酸的组合物5千克(其中乙二酸2千克、丙二酸1.5千克、丁二酸1.5千克)、柠檬酸4千克。

实施例十二

本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸及丙二酸及丁二酸的组合物5千克(其中乙二酸1千克、丙二酸1.5千克、丁二酸2.5千克)、柠檬酸4千克。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。如，原料的混合顺序可以调整，各个原料的比重也不限于此。另外，乙二酸、丙二酸、丁二酸可以用其他二元羧酸替代。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1、一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁，其还包括二元羧酸；其特征在于，所述各组成的配比如下

原料名称    规格        用量：重量份

蒸馏水      无离子水    125-135

硫酸        ≥98％      50-54

硫酸钴      分析纯      1.4-1.8

硫酸羟胺    分析纯      1-1.3

硫酸铝      分析纯      5-9

硫酸镉      分析纯      4-6

硫酸镁      分析纯      2.7-3.7

二元羧酸    分析纯      3-5。

2、根据权利要求1所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，其还包括柠檬酸。

3、根据权利要求2所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，所述铅酸电瓶增活剂各组成的配比如下

原料名称    规格        用量：重量份

蒸馏水      无离子水    125-135

硫酸        ≥98％      50-54

硫酸钴      分析纯      1.4-1.8

硫酸羟胺    分析纯        1-1.3

硫酸铝      分析纯        5-9

硫酸镉      分析纯        4-6

硫酸镁      分析纯        2.7-3.7

二元羧酸    分析纯        3-5

柠檬酸      分析纯        3-5。

4、根据权利要求1或2或3所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，所述二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸的一种或者其任意组合。