CN106571491A - 一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂 - Google Patents

一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，该缓解剂为PP、PE、PVC、PU、聚氟乙烯高分子材料中的一种或几种。本发明利用车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动或者颠簸时惯性作用，或者蓄电池充放电时电解液自身密度变化，而对电解液进行混合，减缓电解液分层。它主要为一种具有耐酸腐蚀、耐氧化、不导电等一系列特性的物质组成的细小颗粒，在电池化成后添加进入电解液中，具有制造简单、添加方便、成本低廉、效果明显等优势。

Description

一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂。
背景技术
自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得、性能可靠、容易回收和适于大电流放电等特点，已成为世界上产量最大、用途最广泛的蓄电池品种。
在所述电池中，使用过氧化铅 (PbO2) 作为阳极，使用海绵状的铅 (Pb)作为阴极，使用稀硫酸 (H2SO4) 作为电解液。在电池使用时，由于上部活性物质利用率较高，对于铅酸蓄电池放电来说，容易造成电解液密度上部偏低、下部偏高。同时，电池在静置过程中，电解液也会因为重力的原因导致自身分层。同时，电池中由于极群起到抑制电解液流动的作用，上下间电解液的混合流动不畅，造成电解液分层后不容易恢复。同时，随着汽车用电负载越来越大，富液启停EFB系统应用越来越普及，导致部分荷电状态下（PSOC）的应用越来越多，失去了过充电产生氢气、氧气搅拌电解液的机率，造成电解液分层不会自发解决。电解液分层后，由于浓度的不同导致极板上下部电位不同，形成了微电池，下部极板放电产生更多的硫酸铅，长期循环将会降低电池容量、起动性能和循环寿命。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可以减缓电解液分层的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂。
本发明的技术构思是：利用车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动或者颠簸时惯性作用，或者蓄电池充放电时电解液自身密度变化，而对电解液进行混合，减缓电解液分层。将一种具有耐酸腐蚀、耐氧化、不导电等一系列特性的物质组成的细小颗粒，在电池化成后添加进入电解液中。
本发明提供的技术方案为：该缓解剂为PP、PE、PVC、PU、聚氟乙烯高分子材料中的一种或几种。
除有说明外，本发明中采用的比例为重量比。
本发明所述缓解剂为聚氟乙烯空心料，呈颗粒状，直径为0.5mm～1.0mm。
本发明所述缓解剂为聚PVC空心料，呈颗粒状，直径为0.6mm～1.1mm。
本发明所述缓解剂为PP包裹SiO2实心料，呈颗粒状，直径为0.4mm～0.9mm。
本发明所述缓解剂为两种不同密度缓解剂混合使用，一种缓解剂密度为1.2±0.2g/ml，加入量为缓解剂总重量的30%～70%，另一种缓解剂密度为1.28±0.2g/ml，加入量为缓解剂总重量的30%～70%。
本发明所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂的应用：将所述缓解剂制成直径为0.4mm～1.0mm的颗粒，向富液电池电解液中加入按质量比3%～15%加入所述缓解剂，利用车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时或者颠簸时的惯性作用，或者蓄电池充放电时电解液自身密度变化，而对电解液进行搅拌混合，减缓电解液分层。
本发明采用的材料不能与电解液发生反应、也不会受到电解液的腐蚀，还可以选择满足下述要求的其他材料：所述的材料不因温度的变化而分解或体积发生较大的变化；所述的材料易于加工成型，且以球形最佳；所述的材料具有较高的灵敏性，在电解液中容易运动；所述的材料不能够吸收电解液和水，避免电解液因添加物存在造成损失；所述的材料抗氧化能力强，避免电池充电时产生的氧气与其反应；所述的材料具有不导电性，防止在电池内部形成短路；所述的材料抗电化学腐蚀能力强，即使在强电场条件下也不会分解或发生反应；所述的材料表面不能有黏性，避免粘在电池壳或极板表面，影响电池的性能；所述的材料在电解液中相互碰撞时不会发生形变或缺失；所述的材料应满足方便回收，可以降低成本。所述的材料应满足安全、环保，不会对环境造成污染。
将满足上述特征及具有耐酸腐蚀、耐氧化、不导电等一系列特性的物质制成体积较小的颗粒，可在电池化成结束后加入电池电解液中。
本发明的缓解剂，具有一定的抗挤压能量，在受到极板压力时不会破裂。
本发明的缓解剂可以根据实际需要的密度及浮力要求，通过添加填充剂来实现所需要求，制造工艺可轻易实现。
本发明的缓解剂在富液电池中使用，这样保证本缓解剂有足够的空间进行运动（包括上、下、左、右、前、后等），从而对电解液进行搅拌混合。
本发明通过在电解液中添加分层缓解剂，利用汽车本身运动中的非匀速行驶或颠簸产生的惯性，或者蓄电池充放电时电解液自身密度变化，来起到搅拌电解液作用，进而缓解电解液分层，减少电池底部硫酸盐化、提高使用寿命。本发明具有制造简单、添加方便、成本低廉、效果明显等优势。
附图说明
图1为实施例1的电解液分层缓解剂在电池使用中，满电状态、静止状态示意图。
图2为实施例1的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后静止或匀速运动状态示意图。
图3为实施例1的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后加速运动状态示意图。
图4为实施例1的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后减速运动状态示意图。
图5为实施例1的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后颠簸状态示意图。
图6为实施例2的电解液分层缓解剂在电池使用中，满电状态、静止状态示意图。
图7为实施例2的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后静止或匀速运动状态示意图。
图8为实施例2的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后加速运动状态示意图。
图9为实施例2的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后减速运动状态示意图。
图10为实施例2的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后颠簸状态示意图。
图11为实施例3的电解液分层缓解剂在电池使用中，满电状态、静止状态示意图。
图12为实施例3的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后静止或匀速运动状态示意图。
图13为实施例3的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后加速运动状态示意图。
图14为实施例3的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后减速运动状态示意图。
图15为实施例3的电解液分层缓解剂在电池使用中，电池放电后颠簸状态示意图。
图中，1为密度低的添加物，2为密度高的添加物，3为密度1.28g/cm3的电解液，4为密度低于1.28g/cm3的电解液，5为密度高于1.28g/cm3的电解液。
具体实施方式
实施例1：
图1-5为实施例1的电解液分层缓解剂，以及在电池使用中缓解剂分布以及在使用中运动搅拌情况。
实施例1采用聚氟乙烯空心料，呈颗粒状，直径为0.5mm～1.0mm，密度共分2种，一种为1.2±0.2g/ml，另外一种为1.28±0.2g/ml，两种不同密度的原料各占50%wt，其总加入量为电解液总量的10%wt。以便其在不同场合下发挥作用。
新电池电解液密度为1.28g/ml,电解液分布均匀。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池最上层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池上、中、下部运动，起到延缓电解液分层的作用。
新电池放电后，由于电池上、下部活性物质利用率不同，上部反应多于下部，故电解液密度上、中、下部分布不均匀，分别为1.15g/ml, 1.2g/ml, 1.25g/ml。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池上、中、下层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池下部运动，起到延缓电解液分层的作用。
同时，电池放电时，电解液密度均在降低，在此过程中，1.2±0.2g/ml、1.28±0.2g/ml的缓解剂均在原位置的基础上下降，延缓电解液分层。
实施例2：
图6-10为实施例2的电解液分层缓解剂，以及在电池使用中缓解剂分布以及在使用中运动搅拌情况。
实施例2采用PVC空心料，呈颗粒状，直径为0.6mm～1.1mm，密度共分2种，一种为1.2±0.2g/ml，另外一种为1.28±0.2g/ml，其所占比例分别为60%wt、40% wt，其总加入量为电解液总量的7%wt。以便其在不同场合下发挥作用。
使用一段时间后的电池电解液密度分布不均匀，上、中、下部密度分别为1.22g/ml, 1.25g/ml, 1.28g/ml。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池最上层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池中、下部运动，起到延缓电解液分层的作用。
旧电池放电后，由于电池上、下部活性物质利用率不同，上部反应多于下部，故电解液密度上、中、下部分布不均匀，分别为1.1g/ml, 1.15g/ml, 1.2g/ml。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池中、下层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池下部运动，起到延缓电解液分层的作用。
同时，电池放电时，电解液密度均在降低，在此过程中，1.2±0.2g/ml、1.28±0.2g/ml的缓解剂均在原位置的基础上下降，延缓电解液分层。
实施例3：
图11-15为实施例3的电解液分层缓解剂，以及在电池使用中缓解剂分布以及在使用中运动搅拌情况。
实施例3采用PP包裹SiO2实心料，呈颗粒状，直径为0.4mm～0.9mm，密度共分2种，一种为1.2±0.2g/ml，另外一种为1.28±0.2g/ml，其所占比例分别为40%wt、60% wt，其总加入量为电解液总量的5%wt。以便其在不同场合下发挥作用。
使用一段时间后的电池电解液密度分布不均匀，上、中、下部密度分别为1.26g/ml, 1.29g/ml, 1.32g/ml。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池最上层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池中、上部运动，起到延缓电解液分层的作用。
旧电池放电后，由于电池上、下部活性物质利用率不同，上部反应多于下部，故电解液密度上、中、下部分布不均匀，分别为1.15g/ml, 1.2g/ml, 1.25g/ml。在汽车运动过程中，由于车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时产生的惯性，1.2±0.2g/ml的缓解剂在电池上、中、下层运动，1.28±0.2g/ml的缓解剂在电池下部运动，起到延缓电解液分层的作用。
同时，电池放电时，电解液密度均在降低，在此过程中，1.2±0.2g/ml、1.28±0.2g/ml的缓解剂均在原位置的基础上下降，延缓电解液分层。

Claims (7)

1.一种铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，其特征在于：该缓解剂为PP、PE、PVC、PU、聚氟乙烯高分子材料中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，其特征在于：所述缓解剂为聚氟乙烯空心料，呈颗粒状，直径为0.5mm～1.0mm。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，其特征在于：所述缓解剂为聚PVC空心料，呈颗粒状，直径为0.6mm～1.1mm。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，其特征在于：所述缓解剂为PP包裹SiO2实心料，呈颗粒状，直径为0.4mm～0.9mm。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂，其特征在于：所述缓解剂为两种不同密度缓解剂混合使用，一种缓解剂密度为1.2±0.2g/ml，加入量为缓解剂总重量的30%～70%，另一种缓解剂密度为1.28±0.2g/ml，加入量为缓解剂总重量的30%～70%。
6.一种权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂的应用，其特征在于：将所述缓解剂制成直径为0.4mm～1.0mm的颗粒， 向富液电池电解液中加入按质量比3%～15%加入所述缓解剂，利用车辆起动、停止、加速、减速等不匀速运动时或者颠簸时的惯性作用，或者蓄电池充放电时电解液自身密度变化，而对电解液进行搅拌混合，减缓电解液分层。
7.根据权利要求6所述的铅酸蓄电池电解液分层缓解剂的应用，其特征在于：将所述缓解剂在电池化成结束后加入电池电解液中。
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