CN105951136B - 蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液及其制备方法 - Google Patents

蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池生产技术领域，具体涉及一种蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液及其制备方法。蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液由如下原料制成：醋酸铅150‑300g/L、醋酸40‑50g/L、骨胶1.0‑3.0g/L、β‑奈酚0.5‑1.0g/L、HJX‑1稳定剂1.0‑3.0g/L、蓄电池用水余量。本发明配制简单、电沉积液稳定可靠、铅沉积层结晶细密，可完全取代现有的氟硼酸盐电沉积配方。

Description

蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液及其制备方法
技术领域
本发明属于电池生产技术领域，具体涉及一种蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液及其制备方法。
背景技术
特殊动力蓄电池容量高、寿命长，使用中需要大功率输出能量，对于蓄电池的比能量及高倍率放电性能要求较高，蓄电池负板栅采用电沉积铅的铜板栅可改善蓄电池低温性能，提高蓄电池的输出功率和重量比能量，2000年我国在特殊动力蓄电池中采用电沉积铅的铜板栅，特殊动力蓄电池性能得到长足的发展。
电沉积铅液种类很多，如氟硼酸盐、氟硅酸盐、碱性铅液等。氟硼酸盐电沉积液以其简单、稳定、结晶细密而广泛应用，但是电沉积液中含有有毒的和对设备有腐蚀的氟化物，在生产使用中对于设备及操作人员的腐蚀伤害较大；同时氟硼酸电沉积液失效后难以进行有效处理排放，环境污染很大，不符合铅酸蓄电池行业清洁生产的要求。氟硅酸盐、碱性铅液等其它电沉积铅液因工艺稳定性差、电沉积铅层结合力低等其它原因一直未得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液，工艺稳定、结晶细密，可有效取代氟硼酸盐电沉积液，同时配方中没有强腐蚀性、环境污染严重的氟化物等有毒有害的危险化学用品，使用操作安全，排放处理简单，环境效益和社会效益明显；本发明同时提供了蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液，由如下原料制成：
所述的HJX-1稳定剂是由氨基磺酸、硬脂酸钠及十六烷基三甲基溴化铵按40-60：25-45：10-20质量比复配而成。
本发明所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，步骤如下：
(1)先将蓄电池用水注入塑料槽中，在搅拌情况下，依次加入醋酸铅、醋酸、β-奈酚；
(2)全部加完后搅拌30min以上，再加入HJX-1稳定剂溶液，搅拌2h以上，静置；
(3)静置后将清洁的皮管插入溶液中，吸取已澄清的部分，并用滤纸过滤至清洁的容器内，然后加入骨胶溶液，最后加入剩余蓄电池用水，调整电沉积液密度，搅拌均匀，分析调整后，即得。
步骤(1)中所述的蓄电池用水的加入量为所配电沉积铅溶液总体积的1/4-1/3。
步骤(1)中所述的搅拌转速为500-1000r/min。
步骤(2)中所述的HJX-1稳定剂溶液的配制方法是将HJX-1稳定剂加入15-30℃的蓄电池用水中，在2500-3000r/min的转速下搅拌30min，蓄电池用水用量为所配电沉积铅溶液总体积的1/20-1/10。
步骤(2)中所述的静置时间为20-24h。
步骤(3)中所述的骨胶溶液的配制方法是将骨胶浸在60-70℃的蓄电池用水中浸泡20-24h，蓄电池用水用量为所配电沉积铅溶液总体积的1/20-1/10。
步骤(3)中所述的电沉积液密度为1.06±0.010g/cm3(30℃，电沉积液密度为参考值)。
本发明中各成分的主要作用如下：
(1)醋酸铅 电沉积铅的主盐，提供被电沉积的金属离子，提高醋酸铅的浓度有利于提高电流密度和电沉积速度，但分散能力略降低。
(2)醋酸 具有防止醋酸铅水解、提高溶液导电性能、提高阳极电流效率等作用。
(3)β-奈酚 提高阴极极化、细化结晶、减少孔隙。
(4)骨胶 主要作用有：①提高阴极极化、细化结晶；②提高沉积液分散能力；③与β-奈酚发挥协同效应，使铅沉积层光洁细致。
(5)HJX-1稳定剂防止二价铅氧化和水解。HJX-1稳定剂由氨基磺酸、硬脂酸钠及十六烷基三甲基溴化铵按40-60：25-45：10-20质量比复配而成，可显著提高电沉积液的稳定性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明中各成分在其合理的用量范围内共同作用实现在铜板栅上电沉积铅的目的，本发明配制简单、电沉积液稳定可靠(六个月至一年内保持清亮而不混浊)、铅沉积层结晶细密，可完全取代现有的氟硼酸盐电沉积配方。
本发明在生产中可重复的调整使用，其主要组成部分对环境、设备及操作者的危害远远小于现有的氟硼酸盐电沉积配方，完全满足铅酸蓄电池行业清洁生产的要求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液在XX-53Sa铜板栅电沉积铅工艺中应用
XX-53Sa铜板栅电沉积铅工艺流程：热碱超声波除油(≥80℃)→热水洗(自来水，≥60℃)→流动自来水洗→浸混合酸→流动自来水洗→流动蓄电池用水洗→电沉积铅→流动自来水洗→热水洗(蓄电池用水，≥60℃)→干燥(≥80℃)。
XX-53Sa铜板栅电沉积铅工艺参数按照表1规定执行。
表1 XX-53Sa铜板栅电沉积铅工艺参数
XX-53Sa铜板栅电沉积铅工艺中蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液配方为：醋酸铅含量150g/L、醋酸含量40g/L、骨胶含量1.0g/L、β-奈酚含量0.5g/L、HJX-1稳定剂含量1.0g/L，余量蓄电池用水。具体配制步骤如下：
向2000L的塑料槽中加入500L的蓄电池用水，开启搅拌机(转速为500r/min)，缓慢加入225kg醋酸铅，再徐徐注入60kg醋酸，加完后再逐份加入β-奈酚750g(每份不得超过300g)，全部加完后充分搅拌30min，再加入配制好的HJX-1稳定剂溶液75L，全部加完后充分搅拌2h，静置24h。静置后将清洁的皮管插入该溶液中，吸取澄清部分，并用滤纸过滤至容积为1500L的塑料槽中，然后加入骨胶溶液75L，最后加入蓄电池用水至溶液体积为1500L，搅拌均匀，分析调整后注入电沉积铅处理槽中待用。
HJX-1稳定剂溶液的配制：将1.5kgHJX-1稳定剂(其中氨基磺酸0.6kg、硬脂酸钠0.6kg、十六烷基三甲基溴化铵0.3kg)加入到25℃的蓄电池用水中，在2500r/min的转速下搅拌30min，蓄电池用水体积为75L。
骨胶溶液的配制：将1.5kg骨胶浸在60℃的蓄电池用水中浸泡20h，蓄电池用水体积为75L。
取100片XX-53Sa铜板栅按照电沉积工艺在上述电沉积铅溶液中进行电沉积铅，电沉积结束后分别进行铅沉积层的外观检测、划痕性能检测、弯曲性能检测、热震性能检测及腐蚀性能检测，检测结果均满足产品的技术要求。
实施例2
蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液在XX-80S铜板栅电沉积铅工艺中应用
XX-80S铜板栅电沉积铅工艺流程：热碱超声波除油(≥80℃)→热水洗(自来水，≥60℃)→流动自来水洗→浸混合酸→流动自来水洗→流动蓄电池用水洗→电沉积铅→流动自来水洗→热水洗(蓄电池用水，≥60℃)→干燥(≥80℃)。
XX-80S铜板栅电沉积铅工艺参数按照表2规定执行。
表2 XX-80S铜板栅电沉积铅工艺参数
XX-80S铜板栅电沉积铅工艺中蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液配方为：醋酸铅含量240g/L、醋酸含量45g/L、骨胶含量2.0g/L、β-奈酚含量0.8g/L、HJX-1稳定剂含量2.0g/L，蓄电池用水余量。具体配制步骤如下：
向2000L的塑料槽中加入500L的蓄电池用水，开启搅拌机(转速为750r/min)，缓慢加入360kg醋酸铅，再徐徐注入67.5kg醋酸，加完后再逐份加入β-奈酚1200g(每份不得超过300g)，全部加完后充分搅拌30min，再加入配制好的HJX-1稳定剂溶液150L，全部加完后充分搅拌2h，静置24h。静置后将清洁的皮管插入该溶液中，吸取澄清部分，并用滤纸过滤至容积为1500L的塑料槽中，然后加入骨胶溶液150L，最后加入蓄电池用水至溶液体积为1500L，搅拌均匀，分析调整后注入电沉积铅处理槽中待用。
HJX-1稳定剂溶液的配制：将3.0kgHJX-1稳定剂(其中氨基磺酸1.5kg、硬脂酸钠0.9kg、十六烷基三甲基溴化铵0.6kg)加入到25℃的蓄电池用水中，在2500r/min的转速下搅拌30min，蓄电池用水体积为150L。
骨胶溶液的配制：将3.0kg骨胶浸在70℃的蓄电池用水中浸泡24h，蓄电池用水体积为150L。
取100片XX-80S铜板栅按照电沉积工艺在上述电沉积铅溶液中进行电沉积铅，电沉积结束后分别进行铅沉积层的外观检测、划痕性能检测、弯曲性能检测、热震性能检测及腐蚀性能检测，检测结果均满足产品的技术要求。
实施例3
蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液在XX-98Sa铜板栅电沉积铅工艺中应用
XX-98Sa铜板栅电沉积铅工艺流程：热碱超声波除油(≥80℃)→热水洗(自来水，≥60℃)→流动自来水洗→浸混合酸→流动自来水洗→流动蓄电池用水洗→电沉积铅→流动自来水洗→热水洗(蓄电池用水，≥60℃)→干燥(≥80℃)。
XX-98Sa铜板栅电沉积铅工艺参数按照表3规定执行。
表3 XX-98Sa铜板栅电沉积铅工艺参数
XX-98Sa铜板栅电沉积铅工艺中蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液配方为：醋酸铅含量300g/L、醋酸含量50g/L、骨胶含量3.0g/L、β-奈酚含量1.0g/L、HJX-1稳定剂含量3.0g/L，蓄电池用水余量。具体配制步骤如下：
向2000L的塑料槽中加入500L的蓄电池用水，开启搅拌机(转速为750r/min)，缓慢加入450kg醋酸铅，再徐徐注入75kg醋酸，加完后再逐份加入β-奈酚1500g(每份不得超过300g)，全部加完后充分搅拌30min，再加入配制好的HJX-1稳定剂溶液150L，全部加完后充分搅拌2h，静置24h。静置后将清洁的皮管插入该溶液中，吸取澄清部分，并用滤纸过滤至容积为1500L的塑料槽中，然后加入骨胶溶液150L，最后加入蓄电池用水至溶液体积为1500L，搅拌均匀，分析调整后注入电沉积铅处理槽中待用。
HJX-1稳定剂溶液的配制：将4.5kgHJX-1稳定剂(其中氨基磺酸2.7kg、硬脂酸钠1.3kg、十六烷基三甲基溴化铵0.5kg)加入到25℃的蓄电池用水中，在3000r/min的转速下搅拌30min，蓄电池用水体积为150L。
骨胶溶液的配制：将4.5kg骨胶浸在65℃的蓄电池用水中浸泡21h，蓄电池用水体积为150L。
取100片XX-98Sa铜板栅按照电沉积工艺在上述电沉积铅溶液中进行电沉积铅，电沉积结束后分别进行铅沉积层的外观检测、划痕性能检测、弯曲性能检测、热震性能检测及腐蚀性能检测，检测结果均满足产品的技术要求。

Claims (8)

1.一种蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液，其特征在于由如下原料制成：
醋酸铅 150-300g/L
醋酸 40-50g/L
骨胶 1.0-3.0g/L
β-奈酚 0.5-1.0g/L
HJX-1稳定剂 1.0-3.0g/L
蓄电池用水 余量；
所述的HJX-1稳定剂是由氨基磺酸、硬脂酸钠及十六烷基三甲基溴化铵按40-60：25-45：10-20质量比复配而成。
2.一种权利要求1所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）先将蓄电池用水注入塑料槽中，在搅拌情况下，依次加入醋酸铅、醋酸、β-奈酚；
（2）全部加完后搅拌30min以上，再加入HJX-1稳定剂溶液，搅拌2h以上，静置；
（3）静置后将清洁的皮管插入溶液中，吸取已澄清的部分，并用滤纸过滤至清洁的容器内，然后加入骨胶溶液，最后加入剩余蓄电池用水，调整电沉积液密度，搅拌均匀，分析调整后，即得。
3.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的蓄电池用水的加入量为所配电沉积铅溶液总体积的1/4-1/3。
4.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的搅拌转速为500-1000r/min。
5.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的HJX-1稳定剂溶液的配制方法是将HJX-1稳定剂加入15-30℃的蓄电池用水中，在2500-3000r/min的转速下搅拌30min，蓄电池用水用量为所配电沉积铅溶液总体积的1/20-1/10。
6.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的静置时间为20-24h。
7.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的骨胶溶液的配制方法是将骨胶浸在60-70℃的蓄电池用水中浸泡20-24h，蓄电池用水用量为所配电沉积铅溶液总体积的1/20-1/10。
8.根据权利要求2所述的蓄电池用铜板栅无氟电沉积铅溶液的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的电沉积液密度为1.06±0.010g/cm3。
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