CN105990583A - 一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅及其制备方法 - Google Patents

一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于铅酸蓄电池技术领域，提供了一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅及其制备方法。在铅酸蓄电池板栅表面涂覆高分子导电层，将聚3,4‑乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯与聚苯乙烯磺酸盐混合后，再与纯水混合球磨，制成聚合物水溶液，将板栅在聚合物水溶液中浸泡、烘干，制成复合涂层板栅。聚3,4‑乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸材料具有高电导率、高机械强度、优越的耐腐蚀稳定性等特点，因此作为铅酸蓄电池板栅涂层时，能够起到传输电子的作用，同时能够保护板栅，防止板栅在铅酸蓄电池充放电循环过程中的腐蚀现象发生。利用氧化石墨烯增强涂层导电性和高分散性，从而解决铅酸蓄电池因板栅腐蚀造成的电池寿命终结的问题。

Description

一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域，涉及一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，以及该种复合涂层板栅的制作方法。
背景技术
铅酸蓄电池自发明至今已有150多年的历史，因其具备安全性高、性能稳定、制造成本较低，且具有很高的循环利用价值的特点，使其广泛应用于国民经济和人们的生活中。但同时铅酸蓄电池也存在循环寿命低的问题，其中据不完全统计因板栅腐蚀造成的寿命终结问题占20％以上。
铅酸蓄电池板栅使铅基合金板栅，在使用过程中尽管有一定的耐腐蚀和抗氧化还原性，但是随着铅酸蓄电池的长时间使用，正极板栅无论是在充电还是放电过程中，一直处于高电位状态，正极板栅逐渐被氧化，产生腐蚀层，当板栅腐蚀程度达到不能支撑活性物质，或者不能快速将电量导出和导入的情况时，铅酸蓄电池的寿命也就结束了。
另外，铅酸蓄电池板栅的杂质成分，浇铸板栅时的气孔或者毛刺，以及电池酸密度，还有铅酸蓄电池实际使用的情况，都会影响板栅腐蚀的速度与程度，从而影响铅酸蓄电池的循环寿命。
综上，如果能够发明一种阻止或者减缓铅酸蓄电池的正极板腐蚀速度和程度的方法，将会使铅酸蓄电池的循环寿命得到很大提升。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，以及该复合涂层板栅的制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，铅酸蓄电池板栅表面涂覆有高分子导电涂层。
作为优选，所述高分子导电涂层由聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐制备得到。在本技术方案中，聚3，4-乙撑二氧噻吩材料具有高导电性，导电率能够达到1000S/cm以上，作为涂层，能够快速的传到电子，同时该材料具有高耐腐蚀性，能够保护板栅，防止腐蚀；利用聚3，4-乙撑二氧噻吩：氧化石墨烯：聚苯乙烯磺酸盐材料高电导率、高机械强度、优越的耐腐蚀稳定性等特点，将聚3，4-乙撑二氧噻吩：氧化石墨烯：聚苯乙烯磺酸盐制成板栅涂层，在起到传输电子作用的同时能够保护板栅，防止板栅在铅酸蓄电池充放电循环过程中的腐蚀现象发生，乙酰丙酮铱的加入主要是为了提高铅酸蓄电池在充放电循环过程中的稳定性，提高电池的安全性能；从而解决铅酸蓄电池因板栅腐蚀造成的电池寿命终结的问题。
作为优选，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.2-0.3:0.05-0.1：0.5-1。
作为优选，所述高分子导电涂层厚度为0.01-2mm。
作为优选，所述高分子导电涂层厚度为0.01-0.5mm。在本技术方案中，此厚度不会影响铅酸蓄电池的涂膏量，同时该厚度能够作为板栅与活性物质之间的传导层，有利于电池性能的提高。
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力21000-25000PSI下进行高压分散处理，处理3-5遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨1-5h，制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中1-4min，取出烘干，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。在本技术方案中，高压分散处理有利于氧化石墨烯与聚3，4-乙撑二氧噻吩乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐更好的接触；球磨有利于高分子材料的聚合反应发生，有利于聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯与聚苯乙烯磺酸盐的聚合。
作为优选，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的混合物与纯水的料液比为1g：20-25mL。
作为优选，烘干温度为60-95℃。
本发明的优点在于：聚3，4-乙撑二氧噻吩：氧化石墨烯：聚苯乙烯磺酸盐高分子材料具有很高的导电性，能够提高铅酸蓄电池活性物质与板栅界面层的电子传到能力，防止板栅表面阻挡层的生成；聚3，4-乙撑二氧噻吩：氧化石墨烯：聚苯乙烯磺酸盐高分子材料具有高机械强度、高耐腐蚀性的特点，能够保护板栅，防止板栅在高电位状态酸环境下的腐蚀，有利于铅酸蓄电池的长寿命；因此聚3，4-乙撑二氧噻吩：氧化石墨烯：聚苯乙烯磺酸盐高分子导电材料作为板栅涂层时，既能提高电池性能，又能提高板栅耐腐蚀性，延长电池寿命；本发明制成的高性能耐腐蚀复合涂层板栅，可以应用于启动型铅酸蓄电池、固定型铅酸蓄电池、牵引电池、动力铅酸蓄电池、储能型铅酸蓄电池。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力21000PSI下进行高压分散处理，处理3遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨1h，混合物与纯水的料液比为1g：20mL；制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中1-4min，取出烘干，烘干温度为60℃，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。
其中，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.2:0.05：0.5。高分子导电涂层厚度为0.01mm。
实施例2
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力22000PSI下进行高压分散处理，处理4遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨2h，混合物与纯水的料液比为1g：23mL；制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中1-4min，取出烘干，烘干温度为75℃，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。
其中，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.25:0.07：0.8。高分子导电涂层厚度为0.2mm。
实施例3
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力25000PSI下进行高压分散处理，处理5遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨5h，混合物与纯水的料液比为1g：25mL；制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中1-4min，取出烘干，烘干温度为95℃，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。
其中，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.3:0.1：1。高分子导电涂层厚度为0.5mm。
实施例4
一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力23000PSI下进行高压分散处理，处理5遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨3h，混合物与纯水的料液比为1g：25mL；制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中4min，取出烘干，烘干温度为95℃，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。
其中，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.3:0.05：1。高分子导电涂层厚度为2mm。
本发明制成的高性能耐腐蚀复合涂层板栅，可以应用于启动型铅酸蓄电池、固定型铅酸蓄电池、牵引电池、动力铅酸蓄电池、储能型铅酸蓄电池。
利用本发明的铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅制成的12V 12Ah铅酸蓄电池，100％DOD循环寿命达600次以上，在循环300次时放电时间依然在120min以上，与常规电池相比，充电接受能力提高了20％以上，从而说明本发明的铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅有利于延长深循环的使用寿命和提高电池的充电接受能力。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，其特征在于，铅酸蓄电池板栅表面涂覆有高分子导电涂层。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，其特征在于，所述高分子导电涂层由聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐制备得到。
3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，其特征在于，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的质量比为1:0.2-0.3:0.05-0.1：
0.5-1。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，其特征在于，所述高分子导电涂层厚度为0.01-2mm。
5.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅，其特征在于，所述高分子导电涂层厚度为0.01-0.5mm。
6.一种如权利要求1所述的铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐混合后得到的混合物用高压分散设备仪在压力21000-25000PSI下进行高压分散处理，处理3-5遍；然后与纯水混合加入球磨罐中球磨1-5h，制成高分子聚合物水溶液，将铅酸蓄电池板栅浸入高分子聚合物水溶液中1-4min，取出烘干，得到铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅。
7.根据权利要求6所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，其特征在于，聚3，4-乙撑二氧噻吩、氧化石墨烯、乙酰丙酮铱与聚苯乙烯磺酸盐的混合物与纯水的料液比为1g：20-25mL。
8.根据权利要求6所述的一种铅酸蓄电池高性能耐腐蚀复合涂层板栅的制备方法，其特征在于，烘干温度为60-95℃。
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