CN103682497B - 一种内化成电池合膏工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内化成电池合膏工艺，依次包括以下步骤：步骤一、加水制作预备液、步骤二、预热铅粉、步骤三、铅粉与预备液混合、步骤四、加稀硫酸合膏等四个步骤。本发明将短纤维及添加剂预先和纯水剪切搅拌，使其高度分散；然后以水为分散载体的方式，将铅粉加入预先分散好的分散体系中，实现湿法加料，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性，湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染，而且由其制成的蓄电池自放电明显减少，大电流循环寿命明显提高。

Description

一种内化成电池合膏工艺
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，涉及一种内化成电池合膏工艺。
背景技术
传统的合膏工艺都是将各种粉状添加剂干态下和铅粉混合，由于添加剂的比重各有不同，添加比例又少，简单的机械搅拌不能使其充分混合均匀，因各添加剂在铅膏中的作用至关重要，因此，添加剂如果混合不均匀会导致合制后的铅膏中各局部成分比例失衡，采用传统工艺下制成的极板一致性较差，使用中后期会因单只落后原因导致大量的电池退回，因此，铅膏合制的均匀一致性至关重要。
申请号为201210375188.9的中国专利申请中公开了一种铅炭超级电池负极制备工艺，将炭材料粉末单独在水中经高速搅拌分散均匀，再与铅粉和其它负极添加剂混合、分散均匀。该制备工艺中高速搅拌的过程中确实能使体系分散效果良好，但是每次加物料时乃至后期搅拌时难以保证体系保持在良好的分散状态中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种内化成电池合膏工艺，本发明是一种全新的合膏工艺，主要改变了配方材料（添加剂）的添加方式，首先将各粉体材料通过吸粉装置经剪切机与已称重后的配方水（去离子水）搅拌混合，利用纯水作为溶剂和分散剂将各物料彻底分散均匀，然后一次将水溶液添加到铅粉中，通过该技术改进，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性，湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种内化成电池合膏工艺，依次包括以下步骤：
步骤一、加水制作预备液：将短纤维及添加剂加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3～6min，然后迅速冷冻，得到预备液；将称量好的短纤维及添加剂通过吸粉装置吸入到剪切机内,混合剪切3～6min,目的是让短纤维及添加剂均匀分散，同时还避免了粉体材料添加时的粉尘对环境的污染；
步骤二、预热铅粉：将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6～8min；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。预热并缓慢搅拌可以让铅粉进一步氧化。
步骤三、铅粉与预备液混合：将预热好的铅粉加入步骤一制得的预备液中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5～8min，得到预备合膏；最好在2min内加完，然后继续搅拌5～8分钟，该过程是让氧化铅生成氢氧化铅，同时也是为了铅粉、水、短纤维和添加剂的充分混合分散。
步骤四、加稀硫酸合膏：将稀硫酸缓慢匀速加入步骤三制得的预备合膏中，同时不断搅拌，加完稀硫酸后继续搅拌10～20min，完成合膏，待温度低于45℃时出膏。最好是稀硫酸在13～18min内匀速加完，以让铅膏转化成碱式硫酸铅。
由于纤维在生产过程中对其表面采用不同的活性剂配方进行处理，使纤维遇水均匀分散，一般在纯水中放入少量纤维进行搅动，便可以直观的发现纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化；但也有一些没有处理好的纤维在水中的分散性不大理想，经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。
本发明中经过高速剪切搅拌，在剪切力的作用下，短纤维和添加剂可以在水中分散均匀，然后为了防止停止搅拌后短纤维和添加剂又结团，所以采用冷冻的方法，将搅拌分散好的预备液体系降温冷冻，使得体系内各种物料分子或基团的运动迅速减慢，维持在分散的状态中。
优选的，所述步骤一中，冷冻温度为0～5℃。可以将体系内各种物料分子或基团的运动保持在很慢的状态中，同时避免水结冰，以便于后续和膏步骤的进行。
优选的，所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入水中的同时还加入聚醚型分散剂。聚醚型分散剂溶剂化链主要是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等物质的均聚物与共聚物，其中主要包括环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。这类超分散剂的合成可以用锚固基团为起始剂，在加热、加压及催化剂存在的条件下，通过环醚物质的开环反应制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始剂时，得到的下列结构的超分散剂对无机颜料在醇、醚等强极性介质中的分散具有非常好的效果。
优选的，所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
优选的，所述步骤四中，加入稀硫酸的过程中，预备合膏的温度保持在60～70℃。合膏过程不是各种物料的机械混合，是发生化学反应的，同时有热量放出。合膏过程中铅膏的温度会影响铅膏的组成，因此控制温度以保证制得的铅膏有良好的质量。
优选的，所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
优选的，所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明将短纤维及添加剂预先和纯水剪切搅拌，使其高度分散；然后以水为分散载体的方式，将铅粉加入预先分散好的分散体系中，实现湿法加料，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性，湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染，而且由其制成的蓄电池自放电明显减少，大电流循环寿命明显提高。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：
具体实施方式
本发明一种内化成电池合膏工艺实施例1，依次包括以下步骤：
步骤一、加水制作预备液：将短纤维及添加剂加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3min，然后迅速冷冻，得到预备液；将称量好的短纤维及添加剂通过吸粉装置吸入到剪切机内,混合剪切3～6min，目的是让短纤维及添加剂均匀分散，同时还避免了粉体材料添加时的粉尘对环境的污染；
步骤二、预热铅粉：将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6min；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。预热并缓慢搅拌可以让铅粉进一步氧化。
步骤三、铅粉与预备液混合：将预热好的铅粉加入步骤一制得的预备液中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到预备合膏；最好在2min内加完，然后继续搅拌5～8分钟，该过程是让氧化铅生成氢氧化铅，同时也是为了铅粉、水、短纤维和添加剂的充分混合分散。
步骤四、加稀硫酸合膏：将稀硫酸缓慢匀速加入步骤三制得的预备合膏中，同时不断搅拌，加完稀硫酸后继续搅拌10min，完成合膏，待温度低于45℃时出膏。最好是稀硫酸在13～18min内匀速加完，以让铅膏转化成碱式硫酸铅。
由于纤维在生产过程中对其表面采用不同的活性剂配方进行处理，使纤维遇水均匀分散，一般在纯水中放入少量纤维进行搅动，便可以直观的发现纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化；但也有一些没有处理好的纤维在水中的分散性不大理想，经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。
本发明中经过高速剪切搅拌，在剪切力的作用下，短纤维和添加剂可以在水中分散均匀，然后为了防止停止搅拌后短纤维和添加剂又结团，所以采用冷冻的方法，将搅拌分散好的预备液体系降温冷冻，使得体系内各种物料分子或基团的运动迅速减慢，维持在分散的状态中。
所述步骤一中，冷冻温度为2℃。可以将体系内各种物料分子或基团的运动保持在很慢的状态中，同时避免水结冰，以便于后续和膏步骤的进行。
所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入水中的同时还加入聚醚型分散剂。聚醚型分散剂溶剂化链主要是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等物质的均聚物与共聚物，其中主要包括环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。这类超分散剂的合成可以用锚固基团为起始剂，在加热、加压及催化剂存在的条件下，通过环醚物质的开环反应制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始剂时，得到的下列结构的超分散剂对无机颜料在醇、醚等强极性介质中的分散具有非常好的效果。
所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
所述步骤四中，加入稀硫酸的过程中，预备合膏的温度保持在60℃。合膏过程不是各种物料的机械混合，是发生化学反应的，同时有热量放出。合膏过程中铅膏的温度会影响铅膏的组成，因此控制温度以保证制得的铅膏有良好的质量。
所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
本发明一种内化成电池合膏工艺实施例2，依次包括以下步骤：
步骤一、加水制作预备液：将短纤维及添加剂加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为6min，然后迅速冷冻，得到预备液；
步骤二、预热铅粉：将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为8min；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。
步骤三、铅粉与预备液混合：将预热好的铅粉加入步骤一制得的预备液中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为8min，得到预备合膏；
步骤四、加稀硫酸合膏：将稀硫酸缓慢匀速加入步骤三制得的预备合膏中，同时不断搅拌，加完稀硫酸后继续搅拌20min，完成合膏，待温度低于45℃时出膏。
所述步骤一中，冷冻温度为5℃。
所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入水中的同时还加入聚醚型分散剂。
所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
所述步骤四中，加入稀硫酸的过程中，预备合膏的温度保持在70℃。
所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
本发明一种内化成电池合膏工艺实施例3，依次包括以下步骤：
步骤一、加水制作预备液：将短纤维及添加剂加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5min，然后迅速冷冻，得到预备液；
步骤二、预热铅粉：将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6min；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。
步骤三、铅粉与预备液混合：将预热好的铅粉加入步骤一制得的预备液中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到预备合膏；
步骤四、加稀硫酸合膏：将稀硫酸缓慢匀速加入步骤三制得的预备合膏中，同时不断搅拌，加完稀硫酸后继续搅拌13min，完成合膏，待温度低于45℃时出膏。
所述步骤一中，冷冻温度为3℃。
所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入水中的同时还加入聚醚型分散剂。
所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
所述步骤四中，加入稀硫酸的过程中，预备合膏的温度保持在65℃。
所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
性能检测：将本发明的合膏工艺实施例1～3制得的铅膏生产电池，进行循环寿命测试，并与现有技术进行对比，结果如表1所示：
表1
电池循环次数
实施例1 635
实施例2 674
实施例3 623
对比例 408
说明：通过上述数据可以看出，本发明的合膏工艺制得的铅膏的性能明显高于现有技术的性能指标，由其制成的蓄电池自放电明显减少，大电流循环寿命明显提高。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (6)

1.一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤一、加水制作预备液：将短纤维及添加剂加入水中，同时加入聚醚型分散剂，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3～6min，然后迅速冷冻，得到预备液；
步骤二、预热铅粉：将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6～8min；
步骤三、铅粉与预备液混合：将预热好的铅粉加入步骤一制得的预备液中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5～8min，得到预备合膏；
步骤四、加稀硫酸合膏：将稀硫酸缓慢匀速加入步骤三制得的预备合膏中，同时不断搅拌，加完稀硫酸后继续搅拌10～20min，完成合膏，待温度低于45℃时出膏。
2.如权利要求1所述的一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：所述步骤一中，冷冻温度为0～5℃。
3.如权利要求1所述的一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
4.如权利要求1所述的一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：所述步骤四中，加入稀硫酸的过程中，预备合膏的温度保持在60～70℃。
5.如权利要求1所述的一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种内化成电池合膏工艺，其特征在于：所述硫酸的质量百分比浓度为45％。
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