CN105977452B - 一种涂正生极板表面防护剂及其涂片生产方法 - Google Patents

一种涂正生极板表面防护剂及其涂片生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种涂正生极板表面防护剂，包括纳米气相二氧化硅、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维、硫酸、蒸馏水。本发明还公开了该防护剂辊蘸滚压涂片生产方法。既保留了淋酸滚压的优势，又解决了淋酸液压方式产生的不利后果，无论从降低生产成本的经济效益方面，还是减少沿渣和废酸排污的社会效益方面，都有具重要意义。

Description

一种涂正生极板表面防护剂及其涂片生产方法
技术领域
本发明涉及蓄电池生产领域，具体涉及一种涂正生极板表面防护剂及其涂片生产方法。
背景技术
在铅酸蓄电池制造工艺中，机械涂片后的生极板经过淋酸滚压是不可缺少的步骤，其目的是为提高生极板表面平整性和极板强度，防止生极板间铅膏的粘连和生极板表面裂纹。现阶段国内涂片因电池的用途不同，采取的滚压方式主要有以下几种：
1、生极板的干滚压方式；
2、生极板的淋水滚压方式；
3、生极板表面附纸膜的滚压方式；
4、生极板的淋酸滚压方式。
上述各滚压方式各有其优缺点，国内生产厂家采用较多的是：在淋酸的状态下滚压方式，其优点：
1、可以使滚压的压力较大，有利于板栅和铅膏的结合；
2、滚压时有1.05～1.16g/cm3的稀硫酸溶液喷淋冲刷情况下，滚压辊表面不会出现粘膏现象；
3、生极板表面淋酸滚压后，再经过表面干燥，表面稀硫酸失水形成致密的PbSO4防护层。
PbSO4防护层作用有三：一是防止生极板表面失水过快造成极板表面裂纹；二是防止生极板间铅膏的粘连；三是固化过程中生极板水分不易迅速蒸发，有利于生极板的固化。
但生极板的淋酸滚压方式也存在下列缺点：
1、为防止在滚压时粘膏，须喷淋较多的稀硫酸溶液，较多的酸液将生极板表面铅膏部分冲刷掉，随酸液流掉；
2、流掉的铅膏和酸液虽经各种方法回收利用，过程中还会造成二次污染和制造成本上升，况且也无法做到全部利用掉，冶炼再生会造成更大的环境污染，增加了环保处理费用；
3、淋酸滚压后的生极板表面酸液较多，表面干燥时需较高表干温度，能耗偏高；
4、回收器具和回收操作过程造成生产现场时段性达不到6S要求。
随着铅酸蓄电池行业环保要求越来越严格，各生产厂商市场占有率的不断竞争，降低生产成本愈发显得迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环保节约型涂正生极板表面防护剂及其涂片生产方法，涂片质量提高，防护效果更佳，且降低生产成本，减少铅渣与废酸排污，保护环境，具有重要意义。
本发明通过以下技术方案实现：
一种环保节约型涂正生极板表面防护剂，包括以下重量百分比组份配制而成，纳米气相二氧化硅0.5%～1.2%、60%聚四氟乙烯乳液0.1%～0.3%、羧甲基纤维素0.6%～1.5%、羧基纤维素0.2%～0.4%、聚酯纤维0.05%～0.20%、浓硫酸25%～41%、蒸馏水55.5%～73.5%。
本发明进一步改进方案是，纳米气相二氧化硅原生粒子为7-40纳米，聚酯纤维长度2.5~3.5mm。
各组分作用原理：
1、聚酯纤维长度2.5~3.5mm，嵌附在铅膏内能起到增强极板强度的作用，使活性物质的机械性能稳定，且这种添加剂几乎不氧化，在循环中具有长期作用，能够减少活性物质的脱落。
2、聚四氟乙烯对活性物质具有凝聚作用，并使之形成容重较小，孔率较大而又不易松散脱落的不同寻常的网状结构。离子扩散阻力较小，放电性能较佳，聚四氟乙烯乳液经高温后会出现纤维化形成一个网络可以均匀的包覆活性物质，效果非常好。
3、气相二氧化硅原生粒子为7-40纳米 在制备过程中由于粒子相互碰撞、粘附、熔结而形成聚集体 聚集体又通过范德华力和氢键聚集形成附聚体。因此配制时需要在溶液中持续高速分散一段时间才能达到最佳分散结构，机械分散速率越大越有利于气相二氧化硅的分散、有利于形成低电阻、高电极容量的电解质。
配制后的胶体电解液在一定的PH值、温度、时间范围，剪切为粒径细小的二氧化硅，比表面积越大，表面的吉布斯自由能较高，反应活性较高，同时胶粒间的距离也较近，形成的硅氧键和氢键，从而形成最佳三维网络结构的胶体凝胶。凝胶的三维网络结构对表干后和固化干燥后的生极板表面起到防护作用。
4、羧甲基纤维素是可形成高粘度的胶体溶液，有粘着、耐酸等特性，具有稳定的粘度和粘结力，粘结和保护活性物质，防止活性物质的脱落。羧基纤维素的作用与羧甲基纤维素基本相同。
一种环保节约型防护剂涂正生极板表面生产方法，包括以下步骤：
（1）使用高速剪切分离搅拌机，在蒸馏水中加入纳米气相二氧化硅，连续搅拌30～60min，配制成20%纳米气相二氧化硅母液；在浓硫酸中加入蒸馏水，充分搅拌配制成25℃密度1.40g/cm3稀硫酸溶液；
（2）在可调速搅拌机中，依据权利要求1组分配比量，依次加入余量蒸馏水、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维进行初搅拌，搅拌速度100～300转/min，搅拌时间5～10min；搅拌结束将稀硫酸溶液、纳米气相二氧化硅母液依次加入体系快速搅拌得防护剂，搅拌速度600～1000转/min，搅拌时间30～40min，搅拌结束用少量蒸馏水微调至防护剂密度1.18～1.30 g/cm3，如防护剂密度低，形成的防护层很薄，防护效果较差，高于时防护层又很厚，影响电解液的渗透和化成速度及效果 。
（3）配制好的防护剂在转速200～400转/min的连续搅拌状态下输送至辊蘸槽，通过辊蘸滚压方式完成正生极板表面防护处理。
本发明进一步改进方案是，步骤（3）中，调整辊蘸滚压至无防护剂滴落进行涂片生产。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
1、涂片正生极板防护剂通过辊蘸滚压方式完成生极板表面防护处理，使用量较以往大大减少，无稀硫酸浪费；
2、本防护剂增加了胶体成份，用量虽然很少，但在生极板表面形成了一种多物质复合层，能够防止生极板铅膏粘连在滚压辊表面，而不必要如常规淋酸滚压一样喷淋较多的稀硫酸溶液。
3、防护剂在涂片处理使用中全部吸附在耐腐布内，处于贫液状态，在滚压中仅够沾附在生极板表面，无多余的防护剂溶液流下或滴落，也就不存在铅膏随溶液液冲下，无铅膏浪费；
4、经防护剂处理的生极板通过表表面干燥窑的干燥，形成了表面质地致密的防护层，有效地抑制了生极板表面裂纹和表面浮粉的产生；
5、根据生极板浮粉脱粉率，可采用适当调整配方中各组分含量，能够更有效地抑制生极板表面浮粉，从而减少活性物质疏松和表面铅粉的脱落；
6、防护剂通过辊蘸滚压方式完成，使生极板表面防护剂趋于均匀；
7、无含有铅膏的防护剂滴落，也就不再用对铅膏和酸液采用各种方法回收利用，过程中也不会造成二次污染和制造成本上升，更不会在再生冶炼时造成更大的环境污染，增加环保处理费用；
8、无铅膏和稀硫酸溶液的产生，实际上是投入的物料得到充分利用，减少了浪费，提高了投入产出率，直接降低了生产成本；
9、经防护剂处理的生极板表面液迹很少，表面干燥时表干温度可以降低15~25%，能耗也得以降低；
10、无含有铅膏的防护剂滴落，无需使用回收器具，也不存在回收过程中，生产现场出现的时段性达不到6S要求的现象。
11、无铅膏和酸液的回收利用，也就减少了生产过程的人力资源，降低了用工成本。
此项发明若得以推广使用，无论是从降低生产成本的经济效益方面，还是减少铅渣和废酸排污的社会效益方面，都有重要意义。
具体实施方式
实施例1
按重量百分比取粒子为7-40纳米的纳米气相二氧化硅0.5%、60%聚四氟乙烯乳液0.3%、羧甲基纤维素0.6%、羧基纤维素0.4%、2.5~3.5mm长度聚酯纤维0.20%、浓硫酸25%、蒸馏水73%。
生产步骤：
（1）使用高速剪切分离搅拌机，在蒸馏水中加入纳米气相二氧化硅，连续搅拌30～60min，配制成20%纳米气相二氧化硅母液；在浓硫酸中加入蒸馏水，充分搅拌配制成25℃密度1.40g/cm3稀硫酸溶液；
（2）在可调速搅拌机中，依据组分配比量，依次加入余量蒸馏水、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维进行初搅拌，搅拌速度100转/min，搅拌时间10min；搅拌结束将稀硫酸溶液、纳米气相二氧化硅母液依次加入体系快速搅拌得防护剂，搅拌速度1000转/min，搅拌时间30min，搅拌结束用少量蒸馏水微调至防护剂密度1.18g/cm3；
（3）配制好的防护剂在转速200转/min的连续搅拌状态下输送至辊蘸槽，通过辊蘸滚压方式完成正生极板表面防护处理，调整辊蘸滚压至无防护剂滴落时方可进行涂片生产。
实施例2
按重量百分比取纳米气相二氧化硅0.8%、60%聚四氟乙烯乳液0.1%、羧甲基纤维素1.5%、羧基纤维素0.2%、聚酯纤维0.05%、浓硫酸41%、蒸馏水56.35%。
生产步骤：
（1）使用高速剪切分离搅拌机，在蒸馏水中加入纳米气相二氧化硅，连续搅拌30～60min，配制成20%纳米气相二氧化硅母液；在浓硫酸中加入蒸馏水，充分搅拌配制成25℃密度1.40g/cm3稀硫酸溶液；
（2）在可调速搅拌机中，依据组分配比量，依次加入余量蒸馏水、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维进行初搅拌，搅拌速度200转/min，搅拌时间8min；搅拌结束将稀硫酸溶液、纳米气相二氧化硅母液依次加入体系快速搅拌得防护剂，搅拌速度800转/min，搅拌时间35min，搅拌结束用少量蒸馏水微调至防护剂密度1.23g/cm3；
（3）配制好的防护剂在转速300转/min的连续搅拌状态下输送至辊蘸槽，通过辊蘸滚压方式完成正生极板表面防护处理，调整辊蘸滚压至无防护剂滴落时方可进行涂片生产。
实施例3
按重量百分比取纳米气相二氧化硅1.2%、60%聚四氟乙烯乳液0.2%、羧甲基纤维素1%、羧基纤维素0.3%、聚酯纤维0.10%、浓硫酸30%、蒸馏水67.2%。
生产步骤：
（1）使用高速剪切分离搅拌机，在蒸馏水中加入纳米气相二氧化硅，连续搅拌30～60min，配制成20%纳米气相二氧化硅母液；在浓硫酸中加入蒸馏水，充分搅拌配制成25℃密度1.40g/cm3稀硫酸溶液；
（2）在可调速搅拌机中，依据组分配比量，依次加入余量蒸馏水、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维进行初搅拌，搅拌速度300转/min，搅拌时间5min；搅拌结束将稀硫酸溶液、纳米气相二氧化硅母液依次加入体系快速搅拌得防护剂，搅拌速度600转/min，搅拌时间40min，搅拌结束用少量蒸馏水微调至防护剂密芳1.30g/cm3；
（3）配制好的防护剂在转速400转/min的连续搅拌状态下输送至辊蘸槽，通过辊蘸滚压方式完成正生极板表面防护处理，调整辊蘸滚压至无防护剂滴落时方可进行涂片生产。
按上述工艺方法配制的正生极板防护剂，经辊蘸滚压使生极板表面形成一层防护层，对生极板涂片抑制铅泥产生及生极板表干水分、固化结束水分、固化后落地强度、表面浮粉都有良好的效果。对比数据见下表：

Claims (3)

1.一种涂正生极板表面防护剂，其特征在于：包括以下重量百分比组份配制而成，纳米气相二氧化硅0.5%～1.2%、60%聚四氟乙烯乳液0.1%～0.3%、羧甲基纤维素0.6%～1.5%、羧基纤维素0.2%～0.4%、聚酯纤维0.05%～0.20%、浓硫酸25%～41%、蒸馏水55.5%～73.5%；其中纳米气相二氧化硅原生粒子为7-40纳米，聚酯纤维长度2.5~3.5mm。
2.一种防护剂涂正生极板表面生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）使用高速剪切分离搅拌机，在蒸馏水中加入纳米气相二氧化硅，连续搅拌30～60min，配制成20%纳米气相二氧化硅母液；在浓硫酸中加入蒸馏水，充分搅拌配制成25℃密度1.40g/cm3稀硫酸溶液；
（2）在可调速搅拌机中，依据权利要求1组分配比量，依次加入余量蒸馏水、60%聚四氟乙烯乳液、羧甲基纤维素、羧基纤维素、聚酯纤维进行初搅拌，搅拌速度100～300转/min，搅拌时间5～10min；搅拌结束将稀硫酸溶液、纳米气相二氧化硅母液依次加入体系快速搅拌得防护剂，搅拌速度600～1000转/min，搅拌时间30～40min，搅拌结束用少量蒸馏水微调至防护剂密度1.18～1.30 g/cm3；
（3）配制好的防护剂在转速200～400转/min的连续搅拌状态下输送至辊蘸槽，通过辊蘸滚压方式完成正生极板表面防护处理。
3.根据权利要求2所述的一种防护剂涂正生极板表面生产方法，其特征在于：步骤（3）中，调整辊蘸滚压至无防护剂滴落进行涂片生产。
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