CN101882681A - 一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂及其制备方法，它一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂，包括以下重量份配比的原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，配制正极板时，其它添加剂主要是由高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成；配制负极板时，其它添加剂主要是由木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡构成。本发明的添加剂为乳胶状溶液，并在制备方法中采用了高速剪切的方式，具有良好的分散性，与铅粉混合搅拌后，会使之与添加剂中的各成分混合的更均匀，故不仅改善和提高了蓄电池的技术性能，而且还延长了蓄电池的使用寿命。

Description

一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电池的正、负极板添加剂及其制备方法，具体是一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂及其制备方法。
背景技术
添加剂是铅酸蓄电池的重要成分，对蓄电池的性能有着重要的影响，加入铅酸蓄电池中的添加剂一般分为：极板添加剂和电解液添加剂，极板添加剂在和膏时加入，对负极板来讲，主要作用是抗收缩，又称为膨胀剂；对正极板来讲，主要增加极板的强度，防止软化、脱落和增加导电性等。
目前，铅酸蓄电池极板生产中，普遍使用粉式添加剂加入法，将干式的各原料混合后加水，搅拌混合后，存在均匀度较低，不利于添加剂的性能在蓄电池中的有效发挥，从而极板的硫化现象得不到有效的解决，从而影响蓄电池的使用寿命和电池容量。
发明内容
为了克服上述之不足，本发明目的在于提供一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂及其制备方法，本发明可使蓄电池的活性物质得到更大的发挥，同时改善和提高了蓄电池的超低温性能，使用寿命和环保性能。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂，包括以下重量份配比的原料：
去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，配制正极板时，其它添加剂主要是由高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成；配制负极板时，其它添加剂主要是由木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡构成。
所述去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上。
所述气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm。
所述正、负极板添加剂包括以下重量份配比的原料：
正极板添加剂：去离子水120，气相法纳米二氧化硅6.5，高纯石墨8、硅酸钠2.5、聚四氟乙烯2；负极板添加剂：去离子水120，气相法纳米二氧化硅4.5，木素磺酸钠4.5，高纯腐植酸3.5，硫酸钡8，乙炔炭黑6，硬脂酸钡1.5。
铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法，包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，其它添加剂主要是由高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成；
B、从已称取后的去离子水中，取出适量的去离子水，并将高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯混入去离子水中，混合均匀用以制作正极板添加剂时备用；
C、将剩余的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散；
D、把步骤B制得的正极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散，形成正极板添加剂。
铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法，包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，其它添加剂主要是由木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡构成；
B、从已称取后的去离子水中，取出适量的去离子水，并将木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡混入去离子水中，混合均匀用以制作负极板添加剂时备用；
C、将剩余的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散；
D、把步骤B制得的负极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散，形成负极板添加剂；
所述钛合金胶体磨或高速剪切分散机的转速为20～30转/秒，剪切分散时间为30～60分钟。
上述极板添加剂的原料中，木素磺酸钠有很强的分散性，其分子式为RSO3Na，在水中可电离成RS O3-和Na+，在硫酸中生产Na2SO4和木素磺酸，具有疏水的有机基团(R+)和亲水的无机基团(SO3 -)，R基团为复杂的芳基聚醚，其中有羟基(-OH)、羧基(-COOH)、甲氧基(-OCH3)，在负极板中疏水基团吸附在铅微粒表面，面向电解液产生斥力，阻止铅沉积，避免其表面积缩小，木素磺酸钠在蓄电池中的作用是：优先吸附在海绵状铅上，防止形成半透膜式PbSO4；在放电过程中，未达到钝化之前，在铅负极上形成一种粗糙的、较厚的多孔结构的PbSO4层，从而改善低温、高速率放电能力；高纯腐殖酸为负极有机膨胀剂，防止活性物质的粘结与收缩，推迟极板钝化，提高活性物质利用率，增加蓄电池容量，改善低温性能，延长放电时间，提高电池寿命，高纯腐殖酸作为负极活性物质的添加剂的作用机理是：它能够吸附在负极板的铅晶体表面上。使铅得以保持其高分散性，在放电过程中，形成PbSO4不能直接包围铅粒，防止负极板收缩，因此腐殖酸对提高电池的放电容量，特别是电池的低温放电容量效果明显，腐殖酸同时具有提高氢的过电位，减少自放电作用，其中腐殖酸的羧基对铅电池的去极化发挥重要作用；硬酯酸钡和硫酸钡实质上是一种阻氧剂，硬酯酸钡可与硫酸反应生成硬酯酸(具有二个羧基)和BaSO4，因反应生成硬酯酸和BaSO4，硬酯酸可防止铅电极表面收缩；BaSO4的作用与硬酯酸钡的作用相同，使用硬酯酸钡后可减少硫酸钡的加入量；乙炔炭黑是一种纳米材料，具有高分散性，石墨具有层状结构，碳纤维直径为0.1-1.0μm，其电阻与PbO2基本相同，碳纤维的最大特点是纤维细长，加入铅膏不降低其表现密度，容易被氧化，化成时损失一半。乙炔黑由乙炔气分解制得，具有纯度高、无油的高分散性质，为链状结构，有强的吸水性和吸附性能。
本发明的有益效果：本发明的添加剂为乳胶状溶液，并在制备方法中采用了高速剪切的方式，具有良好的分散性，与铅粉混合搅拌后，会使之与添加剂中的各成分混合的更均匀，故不仅改善和提高了蓄电池的技术性能，而且还延长了蓄电池的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法，包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：
去离子水                120千克；
气相法纳米二氧化硅      6.5千克；
其它添加剂              12.5千克；
其中，其它添加剂中，高纯石墨8千克、硅酸钠2.5千克、聚四氟乙烯2千克；去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm；
B、从120千克的去离子水中，取出24千克的去离子水，并将高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成的其它添加剂混入去离子水中，混合均匀用以制作正极板添加剂时备用；
C、将剩余的96千克的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为20转/秒，剪切分散时间为30分钟；
D、把步骤B制得的正极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为20转/秒，剪切分散时间为30分钟，形成正极板添加剂。
铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法与铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法相比，除了重量份配比和原料有区别外，各步骤一概相同，故不再对铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法作重复描述，铅酸蓄电池负极板添加剂重量份配比和原料为：去离子水120千克，气相法纳米二氧化硅4.5千克，其它添加剂23.5千克；其它添加剂的成分为：木素磺酸钠4.5千克，高纯腐植酸3.5千克，硫酸钡8千克，乙炔炭黑6千克，硬脂酸钡1.5千克。去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm。
实施例2
铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法，包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：
去离子水                130千克；
气相法纳米二氧化硅      10千克；
其它添加剂              25千克；
其中，其它添加剂中，高纯石墨16千克、硅酸钠5千克、聚四氟乙烯4千克；去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm；
B、从130千克的去离子水中，取出40千克的去离子水，并将高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成的其它添加剂混入去离子水中，混合均匀用以制作正极板添加剂时备用；
C、将剩余的90千克的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为30转/秒，剪切分散时间为60分钟；
D、把步骤B制得的正极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为20转/秒，剪切分散时间为60分钟，形成正极板添加剂。
铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法与铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法相比，除了重量份配比和原料有区别外，各步骤一概相同，故不再对铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法作重复描述，铅酸蓄电池负极板添加剂重量份配比和原料为：去离子水130千克，气相法纳米二氧化硅10千克，其它添加剂20千克；其它添加剂的成分为：木素磺酸钠4.5千克，高纯腐植酸3.5千克，硫酸钡4千克，乙炔炭黑6千克，硬脂酸钡2千克。去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm。
实施例3
铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法，包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：
去离子水                125千克；
气相法纳米二氧化硅      4千克；
其它添加剂              10千克；
其中，其它添加剂中，高纯石墨5千克、硅酸钠2.5千克、聚四氟乙烯2.5千克；去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm；
B、从125千克的去离子水中，取出15千克的去离子水，并将高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成的其它添加剂混入去离子水中，混合均匀用以制作正极板添加剂时备用；
C、将剩余的110千克的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为20转/秒，剪切分散时间为30分钟；
D、把步骤B制得的正极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入钛合金胶体磨中高速剪切分散，所述钛合金胶体磨的转速为20转/秒，剪切分散时间为30分钟，形成正极板添加剂。
铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法与铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法相比，除了重量份配比和原料有区别外，各步骤一概相同，故不再对铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法作重复描述，铅酸蓄电池负极板添加剂重量份配比和原料为：去离子水125千克，气相法纳米二氧化硅4千克，其它添加剂10千克；其它添加剂的成分为：木素磺酸钠2千克，高纯腐植酸2千克，硫酸钡3千克，乙炔炭黑2千克，硬脂酸钡1千克。去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上；气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，气相法纳米二氧化硅的粒径为0.5nm。
铅酸蓄电池正、负极板添加剂的应用：
将上述三种实施例所制成的全部量的添加剂，加入到含有1000千克铅粉的极板料中，并且是在和膏的过程中加入的。

Claims (7)

1.一种铅酸蓄电池正、负极板添加剂，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，配制正极板时，其它添加剂主要是由高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成；配制负极板时，其它添加剂主要是由木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡构成。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正、负极板添加剂，其特征在于：所述去离子水的电阻率达到每厘米18兆欧以上。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正、负极板添加剂，其特征在于：所述气相法纳米二氧化硅的比表面积为500m2/g，粒径为0.5nm。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池正、负极板添加剂，其特征在于：正极板添加剂中各原料的配比为：去离子水120，气相法纳米二氧化硅6.5，高纯石墨8、硅酸钠2.5、聚四氟乙烯2；负极板添加剂中各原料的配比为：去离子水120，气相法纳米二氧化硅4.5，木素磺酸钠4.5，高纯腐植酸3.5，硫酸钡8，乙炔炭黑6，硬脂酸钡1.5。
5.一种铅酸蓄电池正极板添加剂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，其它添加剂主要是由高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯构成；
B、从已称取后的去离子水中，取出适量的去离子水，并将高纯石墨、硅酸钠、聚四氟乙烯混入去离子水中，混合均匀用以制作正极板添加剂时备用；
C、将剩余的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散；
D、把步骤B制得的正极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散，形成正极板添加剂。
6.一种铅酸蓄电池负极板添加剂的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
A、以下述重量份的配比称取各原料：去离子水120～130，气相法纳米二氧化硅4～10，其它添加剂10～25，其中，其它添加剂主要是由木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡构成；
B、从已称取后的去离子水中，取出适量的去离子水，并将木素磺酸钠、高纯腐植酸、硫酸钡、乙炔炭黑、硬脂酸钡混入去离子水中，混合均匀用以制作负极板添加剂时备用；
C、将剩余的去离子水和气相法纳米二氧化硅混合均匀形成二氧化硅混合液，将其移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散；
D、把步骤B制得的负极板的其它添加剂移入步骤C所剪切后的二氧化硅混合液中，再将混合后的混合液移入高速剪切分散机或钛合金胶体磨中高速剪切分散，形成负极板添加剂。
7.根据权利要求5和6所述的铅酸蓄电池极板添加剂的制备方法，其特征在于：所述钛合金胶体磨或高速剪切分散机的转速为20～30转/秒，剪切分散时间为30～60分钟。
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