CN102340037A - 一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法及装置，其方法一是将纳米级的SiO2加H2O放在二氧化硅水溶液配制装置1内，配为二氧化硅水溶液，将CMC加H2O放在CMC水溶液配制装置4内，配为CMC水溶液；二是先将水放入配酸装置3内，将CMC水溶液经管道自流到配酸装置3内，再将1.84g/cm3浓硫酸加入到配酸装置3，最后将二氧化硅水溶液配制装置1中的二氧化硅水溶液经管道自流到配酸装置3内，调整最终密度为1.255g/cm3，即得到铅酸蓄电池胶体酸。本发明的配置方法及装置简单，全过程均为管道输送，此配置工艺及装置配制的胶体酸在电池化成过程中SiO2不会沉淀，不会堵塞酸液与极板上的铅膏反应。

Description

一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法及装置，属于蓄电池行业。
背景技术
蓄电池采用胶体电解液，胶体电解液中含有纳米级SiO2和CMC，具有较强的吸附电解液的功能，并且对极板和隔板都有较强的粘附能力，能更好地加强其对电解液和极板的“桥梁”作用，防止电解液分层，在极板中可以形成硅酸盐，可以在充电时溶解形成较富余的铅离子，有利于提高充电接受能力，防止不可逆的硫酸盐化，增强储存性能，水分不易挥发，从而提高电池寿命。专利号为ZL200510060856.9的专利公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液。该发明公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液，其组分由纳米级二氧化硅(SiO2) ，羧甲基纤维素钠盐(CMC) 、硫酸亚锡( SnS04)、硫酸(H2SO4)以及水组成。该胶体电解液提高充电接受能力，提高蓄电池容量，保证蓄电池一致性，并减少失水量，保护极板，以大大提高蓄电池的循环寿命。
目前，一般的含SiO2和CMC胶体电解液的配制工艺，参见图1： SiO2加H2O在二氧化硅搅拌桶1内搅拌为二氧化硅水溶液； CMC加H2O在CMC搅拌桶3内搅拌为CMC水溶液；配置好的二氧化硅水溶液经管道自流到浓体胶搅拌桶2，配置好的CMC水溶液经管道自流到浓体胶搅拌桶2，然后二氧化硅水溶液与CMC水溶液在浓体胶搅拌桶2搅拌后呈浆糊形状，即为浓胶体。浓胶体的流动性很差，不能用管道输送，只能用多个小桶4存放。把配制好的浓胶体用多个小桶4盛装起，待用。将1.84g/cm3的浓硫酸加水就在配酸罐5中和变为1.285g/cm3的稀硫酸；将稀硫酸1.285g/cm3用第一耐酸泵6打到胶体酸搅拌桶7，然后将小桶4内的浓胶体也加在胶体酸搅拌桶7内，搅拌，变成1.255g/cm3铅酸蓄电池胶体酸就可以电池化成使用。电池加酸前是先把1.255g/cm3胶体酸用第二耐酸泵8抽到加酸机10自带的加酸机搅拌桶9内，加酸机搅拌桶9一边搅拌一边供加酸机10使用。
二氧化硅搅拌桶1、浓体胶搅拌桶2、CMC搅拌桶3、胶体酸搅拌桶7、和加酸机搅拌桶9均设置有搅拌装置：二氧化硅搅拌桶1和CMC搅拌桶3为固体与液体中和需高速搅拌器，2000转/分钟；浓体胶搅拌桶2是有粘度的两种液体中和，阻力较大只能用中速，1200转/分钟；胶体酸搅拌桶7是稀酸与少部分浓胶体搅拌，采用600转/分钟；加酸机搅拌桶9通过管道和加酸机10连接 ，避免使用过程中分层，60转/分钟。高位到低位采用自流方式，低位到高位采用耐酸泵：二氧化硅搅拌桶1和CMC搅拌桶3为高位桶，配好的溶液自流到低位桶浓体胶搅拌桶2内；浓体胶搅拌桶2自流到小桶4内；配酸罐5是浓硫酸与水中和，为了安全而放置在低位，所以配酸罐5到胶体酸搅拌桶7需耐酸泵，胶体酸搅拌桶7到加酸机搅拌桶9也需耐酸泵。
缺点：此配置方法复杂，靠人工将浓胶体盛装在小桶内储存起来，要使用时再搬运到搅拌桶旁倒入搅拌桶，由于是人工操作，配制的电解液胶体的比例不稳定，电解液密度偏差大；此传统的配置工艺在电池化成过程中SiO2很容易沉淀，堵塞酸液与极板上的铅膏反应，内部温度高，造成电池寿命差，电池一致性差，电池化成过程中高温严重时损坏电池。
发明内容：
    综上所述，为了解决上述问题，本发明提供了一种方法简单，配制全过程均为管道输送的一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法及装置。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法，该方法包括以下步骤：
第一步、配制二氧化硅水溶液，将纳米级的SiO2和H2O按重量比例SiO2：H2O=1~2:13~15.5配制二氧化硅水溶液；
第二步、配制CMC水溶液，将CMC和H2O按重量比例CMC：H2O=1~2:10~13配置CMC水溶液；
第三步、先将水放入配酸装置，然后将CMC水溶液加到配酸装置中，再将1.84g/cm3浓硫酸缓慢加入，最后加入二氧化硅水溶液，调整终密度为1.255±0.015g/cm3，即配成铅酸蓄电池胶体酸。
进一步，所述的CMC水溶液、二氧化硅水溶液、水、浓硫酸的加入重量比例为CMC水溶液：二氧化硅水溶液：水：浓硫酸=1~2：9~11：56~61：34~39。
一种铅酸蓄电池胶体酸的配置装置，包括：二氧化硅水溶液配制装置，CMC水溶液配制装置，耐酸泵，加酸搅拌装置和加酸机，其中，所述二氧化硅水溶液配制装置和CMC水溶液配制装置的安装位置高于配酸装置的安装位置，它们通过管道和配酸装置相连通；所述的配酸装置的底部设置有耐酸泵，耐酸泵通过管道和加酸搅拌装置连接；加酸搅拌装置通过管道和加酸机连接。
进一步，所述的二氧化硅水溶液配制装置、CMC水溶液配制装置、配酸装置和加酸搅拌装置的结构相同，由电机、轴、桶体、下搅拌浆和上搅拌浆组成，所述的电机通过轴固定在桶体上，轴上装有上搅拌桨和下搅拌桨。
进一步，所述的二氧化硅水溶液配制装置和配酸装置之间设置有二氧化硅水溶液计量装置、CMC水溶液配制装置和配酸装置之间设置有CMC水溶液计量装置、配酸装置和耐酸泵之间设置有胶体酸计量装置、加酸搅拌装置和加酸机之间设置有加酸机计量装置。
本发明的有益效果：
1、本发明的胶体电解液中含有纳米级SiO2和CMC，具有较强的吸附电解液的功能，并且对极板和隔板都有较强的粘附能力，能更好地加强其对电解液和极板的“桥梁”作用，防止电解液分层，在极板中可以形成硅酸盐，可以在充电时溶解形成较富余的铅离子，有利于提高充电接受能力，防止不可逆的硫酸盐化，增强储存性能，水分不易挥发，从而提高电池寿命。
2、本发明的配置方法及装置简单，全过程均为管道输送，搅拌桶下均有计量装置，避免小桶浓胶体倒不干净或者繁琐的小桶数量容易造成员工记错数量，造成胶体在酸里的含量偏差大，即密度偏差大，胶体电解液质量不稳定现象；此配置工艺在电池化成过程中SiO2不会沉淀，因为避免了高含量CMC与高含量SiO2在较少溶液内结合的机会，（高含量CMC与高含量SiO2在较少溶液内结合很快呈浆糊形状，后续很难搅拌分散），所以不会凝固或者沉淀，不会堵塞酸液与极板上的铅膏反应。 
附图说明：
    图1是本发明的普通胶体电解液配制装置的结构示意图。
    图2是本发明的胶体电解液配制装置的结构示意图。
    图3是本发明图2中的二氧化硅水溶液配制装置的结构示意图。
    图4是本发明图3的A-A向示意图。
    图5是本发明图3的B-B向示意图。  
图6是本发明图5的C-C向示意图。
二氧化硅水溶液配制装置的结构如图3所示，CMC水溶液配制装置、配酸装置和加酸搅拌装置的结构和二氧化硅水溶液配制装置的结构相同，可参见图3。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明。
实施例一
如图2、3、4、5、6所示，一种铅酸蓄电池胶体酸的配置装置，它包括：二氧化硅水溶液配制装置1，CMC水溶液配制装置4，他们通过管道和配酸装置3连接，加酸搅拌装置8通过管道和加酸机10连接，其中，所述二氧化硅水溶液配制装置1和CMC水溶液配制装置4的安装位置高于配酸装置3的安装位置，配置好的二氧化硅水溶液和CMC水溶液通过管道自流到配酸装置3里面；所述的配酸装置3的底部设置有耐酸泵7，耐酸泵7通过管道和加酸搅拌装置8连接；加酸搅拌装置8通过管道和加酸机10连接。
参见图3、4、5、6，一种铅酸蓄电池胶体酸的配置装置的二氧化硅水溶液配制装置1、CMC水溶液配制装置4、配酸装置3和加酸搅拌装置8的结构相同，是由电机11、轴12、桶体13、下搅拌浆14和上搅拌浆15组成。电机11通过轴12固定在桶体13上，轴12上装有上搅拌桨14和下搅拌桨15。
参见图2，二氧化硅水溶液配制装置1和配酸装置3之间设置有二氧化硅水溶液计量装置2、CMC水溶液配制装置4和配酸装置3之间设置有CMC水溶液计量装置6、配酸装置3和耐酸泵7之间设置有胶体酸计量装置5、加酸搅拌装置8和加酸机10之间设置有加酸机计量装置9，用以计量其输出和输入的量。
如图2所示，本发明的工作过程是：将纳米级的SiO2加H2O放在二氧化硅水溶液配制装置1内，开动电机，其转速为2000转/分钟，将它们混合均匀后，配为二氧化硅水溶液，重量比例SiO2：H2O=1:13；配制CMC水溶液， 将CMC加H2O放在CMC水溶液配制装置4内，开动电机，其转速为2000转/分钟，将它们混合均匀后，配为CMC水溶液，重量比例CMC：H2O=1:10；配制胶体电解液，先将水放入配酸装置3内，因为二氧化硅水溶液配制装置1和CMC水溶液配制桶装置4的安装位置高于配酸装置3的安装位置，所以CMC水溶液经管道自流到配酸装置3内，再将1.84g/cm3浓硫酸加入到配酸装置3，最后将二氧化硅水溶液配制装置1中的二氧化硅水溶液经管道自流到配酸装置3内，调整最终密度，最终密度调整为1.255g/cm3铅酸蓄电池胶体酸，就可以电池化成使用。配酸过程中开动配酸装置3的电机，设定转速为600转/分钟，使溶液混合均匀。配酸装置3中加入的各种溶液的重量比例为CMC水溶液：二氧化硅水溶液：水：浓硫酸=1：9：56：34。电池加酸前是先把最终密度为1.255±0.015g/cm3的铅酸蓄电池胶体酸通过耐酸泵7抽到加酸机10自带的加酸搅拌装置8内，加酸搅拌装置8开动电机搅拌，转速为60转/分钟，加酸搅拌装置8内最终密度为1.255±0.015g/cm3的铅酸蓄电池胶体酸，铅酸蓄电池胶体酸通过管道和计量装置9到加酸机10内，供铅酸蓄电池加酸。
实施例二
实施例二基本上与实施例一相同，不同之处在于：重量比例为SiO2：H2O=2:15；CMC：H2O=2:15.5；CMC水溶液：二氧化硅水溶液：水：浓硫酸=2：11：61：39。
实施例三
实施例三基本上与实施例一相同，不同之处在于：重量比例为SiO2：H2O=1.5:14；CMC：H2O=1.5:14；CMC水溶液：二氧化硅水溶液：水：浓硫酸=1.5：10：59：37。 

Claims (5)

1.一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
第一步、配制二氧化硅水溶液，将纳米级的SiO2和H2O按重量比例SiO2：H2O=1~2:13~15.5配制二氧化硅水溶液；
第二步、配制CMC水溶液，将CMC和H2O按重量比例CMC：H2O=1~2:10~13配置CMC水溶液；
第三步、先将水放入配酸装置，然后将CMC水溶液加到配酸装置中，再将1.84g/cm3浓硫酸缓慢加入，最后加入二氧化硅水溶液，调整终密度为1.255±0.015g/cm3，即配成铅酸蓄电池胶体酸。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池胶体酸的配制方法，其特征在于：所述的CMC水溶液、二氧化硅水溶液、水、浓硫酸的加入重量比例为CMC水溶液：二氧化硅水溶液：水：浓硫酸=1~2：9~11：56~61：34~39。
3.一种如权利要求1所述的一种铅酸蓄电池胶体酸的配制装置，它包括：二氧化硅水溶液配制装置、CMC水溶液配制装置，耐酸泵，加酸搅拌装置和加酸机，其特征在于：所述二氧化硅水溶液配制装置和CMC水溶液配制装置的安装位置高于配酸装置的安装位置，它们通过管道和配酸装置相连通；所述的配酸装置的底部设置有耐酸泵，耐酸泵通过管道和加酸搅拌装置连接；加酸搅拌装置通过管道和加酸机连接。
4.根据权利要求3所述的一种铅酸蓄电池胶体酸的配制装置，其特征在于：所述的二氧化硅水溶液配制装置、CMC水溶液配制装置、配酸装置和加酸搅拌装置的结构相同，由电机、轴、桶体、下搅拌浆和上搅拌浆组成，所述的电机通过轴固定在桶体上，轴上装有上搅拌桨和下搅拌桨。
5.根据权利要求3所述的一种铅酸蓄电池胶体酸的配制装置，其特征在于：所述的二氧化硅水溶液配制装置和配酸装置之间设置有二氧化硅水溶液计量装置、CMC水溶液配制装置和配酸装置之间设置有CMC水溶液计量装置、配酸装置和耐酸泵之间设置有胶体酸计量装置、加酸搅拌装置和加酸机之间设置有加酸机计量装置。
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