CN102394318A - 一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机 - Google Patents

一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机，该工艺按以下步骤进行：将硫酸重量百分比含量为0~50%的电解液输入到储液罐中；热交换至0~35℃，并保持恒温；采用高剪切乳化均质泵将粉状气相二氧化硅吸入到储液罐中；将气相二氧化硅与电解液高速分散，以得到低粘度的胶体电解液；将配制好的胶体电解液输送给灌胶设备。该配胶机包括设于机架上储液罐和垂直设置在储液罐上端部的高速分散机，其特征在于，该配胶机还包括热交换系统、进出料系统、高速循环剪切真空粉末进样系统和控制系统。本发明工序简单，自动化高，纳米气相化硅粉末封闭下自动进样，避免了环境污染及对操作者的体身伤害；同时可保证电解质生产的可控性，提高胶体电池的质量。

Description

一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机
技术领域
本发明涉及一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机。
背景技术
胶体电池作为铅酸蓄电池的一种，与传统铅酸蓄电池的主要区别是：电解质形态不同。传统铅酸蓄电池的电解质是液体硫酸，而胶体电池的电解质是固态的硫酸。胶体电池电解质的形成是：通过在硫酸溶液中添加少量的纳米气相二氧化硅，利用二氧化硅表面的硅羟基与硫酸根离子相互作用而生成的空间三维网状结构，从而将硫酸固定形成固态的电解质。与传统电池相比，胶体电池的容量增加5-15%，电池寿命延长50-100%，抗极板硫酸盐化能力强，硫酸改性后对板栅腐蚀力小，电池的性能和稳定性大大超过传统的电池，因此受到广泛的推广。
由于没有合适的设备，传统胶体电解质的配制常用的方法是：首先将气相二氧化硅分散到水中配制成母胶，然后再将母胶与配制好的高浓度硫酸液混合而成。该方法在混合过程产生大量的硫酸稀释热引起胶体电解质温度在幅度上升，从而导致胶体电解质粘度急剧上升，并快速胶凝化，严重影响的胶体电池电解液的灌注。为了电池的灌注方便，生产上只能牺牲电池中胶体的强度，即降低了胶体电解质中的气相二氧化硅含量。
此外，传统母胶配制方法是人工直接将纳米气相二氧化硅在敞开环境中加入到水中经搅拌而成，该方法必将对环境造成的粉尘污染及对操作者带来了严重的身体伤害；
对于生产铅酸蓄电池的生产企业来说，目前急于寻找一种配制高气相二氧化硅含量、低粘度、长凝胶时间的电解液配制办法和与之相适合的设备来解决配胶问题。
发明内容
本发明提供一种胶体电解质配制工艺及其铅酸胶体蓄电池用配胶机，本发明工序简单，自动化高，纳米气相化硅粉末封闭下自动进样，避免了环境污染及对操作者的体身伤害；同时可保证电解质生产的可控性，提高胶体电池的质量。
本发明的技术方案在于：一种铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）将硫酸重量百分比含量为0~50%的电解液输入到储液罐中；
（2）将储液罐的电解液热交换至0~35℃，并保持恒温；
（3）采用高剪切乳化均质泵将粉状气相二氧化硅吸入到储液罐中；
（4）将储液罐内的气相二氧化硅与电解液高速分散，使之混合均匀，以得到低粘度的胶体电解液；
（5）将配制好的胶体电解液输送给灌胶设备。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵的转子线速度控制在10～45m/s。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵为一级泵、二级泵或三级泵。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵循环剪切时间控制在0.01~1小时。
作为优选方案，所述高速分散机的搅拌时间为0.01~1小时。
本发明的另一技术方案在于：一种铅酸胶体蓄电池用配胶机，该配胶机包括设于机架上储液罐和垂直设置在储液罐上端部的高速分散机，其特征在于，该配胶机还包括以下几个系统：
（1）热交换系统：包括设置在储液罐外侧的保温夹套，所述储液罐下方设置有通往保温夹套的进水管路，所述储液罐上侧设置有与保温夹套相连通的出水管路，所述进水管路上设置有进水控制阀；
（2）进出料系统：包括设置在储液罐上端盖上的进料管路，所述进料管路上设置有进料控制阀，所述储液罐的底部设置有出料管路，所述出料管路上设置有出料控制阀；
（3）高速循环剪切真空粉末进样系统：包括设置在储液罐底部与储液罐上端盖之间的真空剪切循环管路，所述真空剪切循环管路上设置有循环控制阀和高剪切乳化均质泵，所述高剪切乳化均质泵的进料端还连接有粉末进样管路，所述粉末进样管路上设置有粉末进样控制阀；
（4）控制系统：包括设置在机架上的控制器，所述控制器的控制信号输出端分别与进水控制阀、进料控制阀、出料控制阀、循环控制阀和粉末进样控制阀相连接，以实现对热交换系统、进料系统和高速循环剪切真空粉末进样系统的控制。
作为优选方案，所述储液罐、高速分散机、进料管路、出料管路、真空剪切循环管路、循环控制阀、高剪切乳化均质泵均采用耐酸不锈钢材料制成。
本发明的优点有以下几点：
一是该配胶机设计合理，自动化程度高，操作简便，且该配制工艺工序简单；
二是纳米气相二氧化硅粉末在封闭的情况下自动进样，避免了其对环境污染及对操作者的身体伤害；
三是配制相同配方的胶体电解质，采用粉末进样的方式可以有效降低原料硫酸的浓度，同时可以将两者混合产生的稀释热降到最低；
四是该配胶机可确保胶体电解质生产过程的工艺参数（气相二氧化硅的含量、低温、低粘度、长凝胶时间）可控性。该配胶机能够生产出优质易灌注的胶体电解液，从而提高胶体电池的质量。
附图说明
图1是铅酸胶体蓄电池用配胶机的构造示意图。
图中：1—储液罐，2—高速分散机，3—保温夹套，4—进水管路，5—出水管路，6—进水控制阀，7—进料管路，8—进料控制阀，9—出料管路，10—出料控制阀，11—真空剪切循环管路，12—循环控制阀，13—高剪切乳化均质泵，14—粉末进样管路，15—粉末进样控制阀，16—控制器，17—机架。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
本发明的铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）将硫酸重量百分比含量为0~50%的电解液输入到储液罐中；其中，常用的电解液中的硫酸重量百分比含量有以下几种：0.1%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、45%和50%。
（2）将储液罐的电解液热交换至0~35℃，并保持恒温；其中，常用的温度取值为：0℃、5℃、10℃、15℃、22℃、25℃、28℃、30℃和35℃、
（3）采用高剪切乳化均质泵将粉状气相二氧化硅吸入到储液罐中；
（4）将储液罐内的气相二氧化硅与电解液高速分散，使之混合均匀，以得到低粘度的胶体电解液；
（5）将配制好的胶体电解液输送给灌胶设备。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵的转子线速度控制在10～45m/s。其中，泵的转子线速度经常控制在：10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s 、28 m/s、30 m/s、35 m/s、40 m/s和45 m/s。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵为一级泵、二级泵或三级泵。
作为优选方案，所述高剪切乳化均质泵循环剪切时间控制在0.01~1小时。其中，常设定的剪切时间为：0.1小时、0.3小时、0.5小时、0.6小时、0.8小时和0.9小时。
作为优选方案，所述高速分散机的搅拌时间为0.01~1小时。其中，常设定的搅拌时间为：0.1小时、0.3小时、0.5小时、0.6小时、0.8小时和0.9小时。
本发明的铅酸胶体蓄电池用配胶机，该配胶机包括设于机架17上储液罐1和垂直设置在储液罐1上端部的高速分散机2，其特征在于，该配胶机还包括以下几个系统：
（1）热交换系统：包括设置在储液罐1外侧的保温夹套3，所述储液罐1下方设置有通往保温夹套3的进水管路4，所述储液罐1上侧设置有与保温夹套3相连通的出水管路5，所述进水管路4上设置有进水控制阀6；
（2）进出料系统：包括设置在储液罐1上端盖上的进料管路7，所述进料管路7上设置有进料控制阀8，所述储液罐1的底部设置有出料管路9，所述出料管路9上设置有出料控制阀10；
（3）高速循环剪切真空粉末进样系统：包括设置在储液罐1底部与储液罐1上端盖之间的真空剪切循环管路11，所述真空剪切循环管路11上设置有循环控制阀12和高剪切乳化均质泵13，所述高剪切乳化均质泵13的进料端还连接有粉末进样管路14，所述粉末进样管路14上设置有粉末进样控制阀15；
（4）控制系统：包括设置在机架上的控制器16，所述控制器16的控制信号输出端分别与进水控制阀6、进料控制阀8、出料控制阀10、循环控制阀12和粉末进样控制阀15相连接，以实现对热交换系统、进料系统和高速循环剪切真空粉末进样系统的控制。
作为优选方案，所述储液罐1、高速分散机2、进料管路7、出料管路9、真空剪切循环管路11、循环控制阀12、高剪切乳化均质泵13均采用耐酸不锈钢材料制成。
本发明不局限上述最佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）将硫酸重量百分比含量为0~50%的电解液经热交换输入到储液罐中；
（2）将储液罐的电解液热交换至0~35℃，并保持恒温；
（3）采用高剪切乳化均质泵将粉状气相二氧化硅吸入到储液罐中；
（4）将储液罐内的气相二氧化硅与电解液高速分散，使之混合均匀，以得到低粘度的胶体电解液；
（5）将配制好的胶体电解液输送给灌胶设备。
2.根据权利要求1所述的铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于：所述高剪切乳化均质泵的转子线速度控制在10~45m/s。
3.根据权利要求1或2所述的铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于：所述高剪切乳化均质泵为一级泵、二级泵或三级泵。
4.根据权利要求1所述的铅酸胶体蓄电池的胶体电解质配制工艺，其特征在于：所述高速分散机的搅拌时间为0.01~1小时。
5.一种铅酸胶体蓄电池用配胶机，该配胶机包括设于机架上储液罐和垂直设置在储液罐上端部的高速分散机，其特征在于，该配胶机还包括以下几个系统：
（1）热交换系统：包括设置在储液罐外侧的保温夹套，所述储液罐下方设置有通往保温夹套的进水管路，所述储液罐上侧设置有与保温夹套相连通的出水管路，所述进水管路上设置有进水控制阀；
（2）进出料系统：包括设置在储液罐上端盖上的进料管路，所述进料管路上设置有进料控制阀，所述储液罐的底部设置有出料管路，所述出料管路上设置有出料控制阀；
（3）高速循环剪切真空粉末进样系统：包括设置在储液罐底部与储液罐上端盖之间的真空剪切循环管路，所述真空剪切循环管路上设置有循环控制阀和高剪切乳化均质泵，所述高剪切乳化均质泵的进料端还连接有粉末进样管路，所述粉末进样管路上设置有粉末进样控制阀；
（4）控制系统：包括设置在机架上的控制器，所述控制器的控制信号输出端分别与进水控制阀、进料控制阀、出料控制阀、循环控制阀和粉末进样控制阀相连接，以实现对热交换系统、进料系统和高速循环剪切真空粉末进样系统的控制。
6.根据权利要求4所述的铅酸胶体蓄电池用配胶机，其特征在于：所述高剪切乳化均质泵、高还剪切泵、储液罐、进料管路、出料管路和真空剪切循环管路均采用耐酸不锈钢材料制成。
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