CN105355984A - 一种数控机床电池电解液及其制备方法和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数控机床电池电解液及其制备方法和电池，包括硫酸，纳米气相二氧化硅，硫酸钾，硫酸铵，硫酸铝，硫酸钠，氢氧化钠，羟乙基纤维素，L-谷氨酸，聚天门冬氨酸，琥珀酸，乙二胺四乙酸钠和去离子水。本发明能够显著提高可提高电解液稳定性，增加储存周期，同时可以提高铅酸蓄电池的循环使用次数，提高其稳定性。

Description

一种数控机床电池电解液及其制备方法和电池
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其是一种数控机床电池电解液及其制备方法和电池。
背景技术
铅酸蓄电池自1958年被发明以来，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池具有结构简单、性能可靠、使用方便、原料易得和价格便宜等优点，被广泛应用于交通运输、通讯和国防等国民经济中的众多领域，已成为社会生产和人类生活中不可缺少的能源产品。
目前数控机床的铅酸蓄电池的五大组成部分为正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，其中电解液是影响电池性能的主要因素之一。普通的电解液内阻大，固酸能力差、循环寿命低、使用寿命短、稳定性低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数控机床电池电解液及其制备方法和电池，能够显著提高铅酸蓄电池的循环次数，易于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种数控机床电池电解液，包括
47wt%～53wt%的硫酸，
3wt%～5wt%的纳米气相二氧化硅，
0.1wt%～0.3wt%的硫酸钾，
0.7wt%～1.5wt%的硫酸铵，
0.4wt%～0.7wt%的硫酸铝，
0.5wt%～1.0wt%的硫酸钠，
0.05wt%～0.2wt%氢氧化钠，
0.2wt%～0.4wt%的羟乙基纤维素，
0.3wt%～0.5wt%的L-谷氨酸，
3wt%～7wt%聚天门冬氨酸，
3wt%～7wt%琥珀酸，
0.3wt%～0.7wt%的乙二胺四乙酸钠，
余量为去离子水。
上述的数控机床电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
S1、用真空泵吸取3wt%～5wt%的纳米气相二氧化硅与去离子水混合后，并以6000r/min速度剪切搅拌混合30min，混合均匀后，加入0.05wt%～0.2wt%氢氧化钠，得到溶液A；
S2、向步骤S1所得的溶液A中依次加入0.1wt%～0.3wt%的硫酸钾，0.7wt%～1.5wt%的硫酸铵，0.4wt%～0.7wt%的硫酸铝，0.5wt%～1.0wt%的硫酸钠，47wt%～53wt%的硫酸，以3000r/min的速度搅拌30min，得溶液B；
S3、将步骤S2所得的溶液B加热至45-60℃，加入3wt%～7wt%聚天门冬氨酸、0.3wt%～0.7wt%乙二胺四乙酸钠，然后边搅拌边加入3wt%～7wt%琥珀酸，并用超声振荡45-55min，冷却至室温，得溶液C；
S4、向步骤S3所得的溶液C中加入0.2wt%～0.4wt%的羟乙基纤维素，0.3wt%～0.5wt%的L-谷氨酸，搅拌均匀，得到铅酸蓄电池电解液。
优选的，步骤S1中去离子水的电阻率≥21MΩ。
优选的，步骤S1中硫酸的纯度为分析纯级别。
优选的，步骤S1中纳米气相二氧化硅的粒径为50nm～80nm，比表面积＞200㎡/g。
优选的，所述步骤S3中超声的频率为50HZ。
一种蓄电池，包含上述的蓄电池电解液或者根据上述的蓄电池电解液的制备方法制备出来的蓄电池电解液。
本发明具有以下有益效果：
采用将气相二氧化硅与去离子水混合得到胶体电解液，再添加少量氢氧化钠，用于减慢胶体电解液凝胶速度，可提高电解液稳定性，增加储存周期；采用羟乙基纤维素组成铅酸蓄电池胶体电解液，其具有较强的保水能力和良好的流动调节性，能够有效减少电池使用过程中电解液水分的流失，从而提高铅酸蓄电池的循环寿命；采用琥珀酸与聚天门冬氨酸按一定比例混合作为添加剂；通过琥珀酸的吸附作用以及聚天门冬氨酸细化晶体的作用，提高负酸蓄电池负极析氢过电位，进一步改善了电池电化学性能，提高了电池循环使用寿命；实验表明，本发明提供的铅酸蓄电池胶体电解液使铅酸蓄电池的循环寿命至少为600次，即铅酸蓄电池具有较好的循环寿命。同时L-谷氨酸的加入不仅能有效的改善电解液的电化学性能，同时还可以提高电解液的热稳定性，且羟乙基纤维素是一种优良的含高浓度电解质溶液的胶体增稠剂，具有较好的保护胶体的作用，本发明提供的铅酸蓄电池胶体电解液的制备方法工艺简单，成本较低，适于工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
S1、用真空泵吸取3wt%的纳米气相二氧化硅与去离子水混合后，并以6000r/min速度剪切搅拌混合30min，混合均匀后，加入0.05wt%～0.2wt%氢氧化钠，得到溶液A；
S2、向步骤S1所得的溶液A中依次加入0.1wt%的硫酸钾，0.7wt%的硫酸铵，0.4wt%的硫酸铝，0.5wt%的硫酸钠，47wt%的硫酸，以3000r/min的速度搅拌30min，得溶液B；
S3、将步骤S2所得的溶液B加热至45℃，加入3wt%聚天门冬氨酸、0.3wt%乙二胺四乙酸钠，然后边搅拌边加入3wt%琥珀酸，并用超声振荡45min，冷却至室温，得溶液C；
S4、向步骤S3所得的溶液C中加入0.2wt%的羟乙基纤维素，0.3wt%的L-谷氨酸，搅拌均匀，得到铅酸蓄电池电解液。
实施例2
S1、用真空泵吸取5wt%的纳米气相二氧化硅与去离子水混合后，并以6000r/min速度剪切搅拌混合30min，混合均匀后，加入0.2wt%氢氧化钠，得到溶液A；
S2、向步骤S1所得的溶液A中依次加入0.3wt%的硫酸钾，1.5wt%的硫酸铵，0.7wt%的硫酸铝，1.0wt%的硫酸钠，53wt%的硫酸，以3000r/min的速度搅拌30min，得溶液B；
S3、将步骤S2所得的溶液B加热至60℃，加入7wt%聚天门冬氨酸、0.7wt%乙二胺四乙酸钠，然后边搅拌边加入7wt%琥珀酸，并用超声振荡55min，冷却至室温，得溶液C；
S4、向步骤S3所得的溶液C中加入0.4wt%的羟乙基纤维素，0.5wt%的L-谷氨酸，搅拌均匀，得到铅酸蓄电池电解液。
实施例3
S1、用真空泵吸取4wt%的纳米气相二氧化硅与去离子水混合后，并以6000r/min速度剪切搅拌混合30min，混合均匀后，加入0.125wt%氢氧化钠，得到溶液A；
S2、向步骤S1所得的溶液A中依次加入0.2wt%的硫酸钾，1.1wt%的硫酸铵，0.55wt%的硫酸铝，0.75wt%的硫酸钠，50wt%的硫酸，以3000r/min的速度搅拌30min，得溶液B；
S3、将步骤S2所得的溶液B加热至52.5℃，加入5wt%聚天门冬氨酸、0.5wt%乙二胺四乙酸钠，然后边搅拌边加入5wt%琥珀酸，并用超声振荡50min，冷却至室温，得溶液C；
S4、向步骤S3所得的溶液C中加入0.3wt%的羟乙基纤维素，0.4wt%的L-谷氨酸，搅拌均匀，得到铅酸蓄电池电解液。
将实施例1-3所得的铅酸蓄电池电解液，利用灌酸机将其注入电池中，得到铅酸蓄电池。
根据中国国家标准GB/T22473-2008《储能用铅酸蓄电池》将其进行测试。测试结果表明，所得铅酸蓄电池具有良好的充放电能力，其循环寿命在600次以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数控机床电池电解液，其特征在于：包括
47wt%～53wt%的硫酸，
3wt%～5wt%的纳米气相二氧化硅，
0.1wt%～0.3wt%的硫酸钾，
0.7wt%～1.5wt%的硫酸铵，
0.4wt%～0.7wt%的硫酸铝，
0.5wt%～1.0wt%的硫酸钠，
0.05wt%～0.2wt%氢氧化钠，
0.2wt%～0.4wt%的羟乙基纤维素，
0.3wt%～0.5wt%的L-谷氨酸，
3wt%～7wt%聚天门冬氨酸，
3wt%～7wt%琥珀酸，
0.3wt%～0.7wt%的乙二胺四乙酸钠，
余量为去离子水。
2.一种数控机床电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、用真空泵吸取3wt%～5wt%的纳米气相二氧化硅与去离子水混合后，并以6000r/min速度剪切搅拌混合30min，混合均匀后，加入0.05wt%～0.2wt%氢氧化钠，得到溶液A；
S2、向步骤S1所得的溶液A中依次加入0.1wt%～0.3wt%的硫酸钾，0.7wt%～1.5wt%的硫酸铵，0.4wt%～0.7wt%的硫酸铝，0.5wt%～1.0wt%的硫酸钠，47wt%～53wt%的硫酸，以3000r/min的速度搅拌30min，得溶液B；
S3、将步骤S2所得的溶液B加热至45-60℃，加入3wt%～7wt%聚天门冬氨酸、0.3wt%～0.7wt%乙二胺四乙酸钠，然后边搅拌边加入3wt%～7wt%琥珀酸，并用超声振荡45-55min，冷却至室温，得溶液C；
S4、向步骤S3所得的溶液C中加入0.2wt%～0.4wt%的羟乙基纤维素，0.3wt%～0.5wt%的L-谷氨酸，搅拌均匀，得到铅酸蓄电池电解液。
3.根据权利要求2所述的数控机床电池电解液的制备方法，其特征在于：步骤S1中去离子水的电阻率≥21MΩ。
4.根据权利要求2所述的数控机床电池电解液的制备方法，其特征在于：步骤S1中硫酸的纯度为分析纯级别。
5.根据权利要求2所述的数控机床电池电解液的制备方法，其特征在于：步骤S1中纳米气相二氧化硅的粒径为50nm～80nm，比表面积＞200㎡/g。
6.根据权利要求2所述的数控机床电池电解液的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中超声的频率为50HZ。
7.一种蓄电池，其特征在于：包含权利要求1所述的数控机床电池电解液或者根据权利要求2～6任意一项所述的数控机床电池电解液的制备方法制备出来的电池电解液。
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