CN107240668A - 铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池 - Google Patents

铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池，所述防腐蚀方法为：将硅溶胶、SiO2颗粒、水和高分子吸水树脂高分子吸水树脂制成混合物，将混合物倒入电池汇流排上，与负极极耳、汇流排和极柱充分接触；静置后形成果冻状的固态凝胶。本发明的固态凝胶可以保护负极极耳、汇流排和极柱，还可以给电池补充水份，延长电池寿命、防止热失控。

Description

铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池
技术领域
本发明属于蓄电池领域，涉及一种铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法。
背景技术
免维护阀控式铅酸蓄电池是贫液设计，电池负极极耳、汇流排和极柱无酸液保护，处于碱性环境；此种情况下负极极耳、汇流排和极柱与正极析出的氧气不断发生反应，造成腐蚀，使得电池失效。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法，达到有效预防保护负极极耳、汇流排和极柱，隔离氧气，降低腐蚀速度的目的。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种铅酸蓄电池的防腐蚀方法，具体为：
将硅溶胶、SiO2颗粒、水和高分子吸水树脂制成混合物，
将混合物倒入电池汇流排上，与负极极耳、汇流排和极柱充分接触；
静置后形成果冻状的固态凝胶。
进一步，所述高分子吸水树脂为聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚氧乙烯中的一种或多种。
进一步，混合物包括以下质量份数的组分：
质量分数为10％-40％硅溶胶胶体溶液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.1-1份；
去离子水，50-100份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至5-7。
进一步，所述防腐蚀方法包括以下步骤：
1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解，制得聚丙烯酰胺溶液；
2)将10％-40％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，进行搅拌剪切粒径硅溶胶悬浮液，往搅拌机中缓慢加入10nm-1μm的SiO2颗粒；
3)加入稀硫酸，调节pH值5-7；
4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，进行搅拌；
5)根据电池设计要求，称量混合物倒入电池汇流排上方；
6)静置至聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
进一步，步骤2)中，搅拌速度为1500rp/min-2500rp/min。
进一步，步骤4)中搅拌速度为80-120rp/min。
本发明还提供一种铅酸蓄电池的防腐蚀装置，所述铅酸蓄电池的汇流排上设置有果冻状的固态凝胶，所述固态凝胶包裹汇流排，负极极耳的上部和极柱的下部。所述固态凝胶包裹负极极耳和极柱。
进一步，所述固态凝胶为硅溶胶、SiO2颗粒、水和高分子吸水树脂制成混合物。
其中混合物包括以下质量份数的组分：
质量分数为10％-40％硅溶胶悬浮液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.1-1份；
去离子水，50-100份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至5-7。
进一步，所述固体凝胶的制备和使用方法，包括以下步骤：
1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解，制得聚丙烯酰胺溶液；
2)将10％-40％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，进行搅拌剪切粒径硅溶胶悬浮液，往搅拌机中缓慢加入10nm-1μm的SiO2颗粒；
3)加入稀硫酸，调节pH值5-7；
4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，进行搅拌；
5)根据电池设计要求，称量混合物倒入电池汇流排上方；
6)静置至聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
本发明还提供一种铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池设有如权利要求6-8任意一项所述的防腐蚀装置。
与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：
本发明的铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法，在汇流排上设置有果冻状的固态凝胶，并包裹负极极耳和极柱，从而可以保护负极极耳、汇流排和极柱，隔离氧气，降低腐蚀速度；而且凝胶中硫酸和水与铅接触，使极耳、汇流排和极柱处于酸性保护环境下。
凝胶产生后，收缩产生细小裂缝，电池内部产生的气体从裂缝经过到达电池顶部排出电池，酸雾经过裂缝时被凝胶吸附，防止酸雾排出电池。
当电池失水后凝胶中，一方面高分子吸水材料可为电池缓慢补充水份，另一方面凝胶吸收电池产生的酸雾同时将冷凝下来的酸返回到电池中，为电池补充水和电解液，延长电池寿命，防止热失控。
此外，SiO2资源丰富、价格低廉，固态凝胶经过高速搅拌破坏氢键后从固态变成液态，可重复使用。
而且本发明的固态凝胶使用简单的高速搅拌机即可制备，通过注酸口灌入电池汇流排，操作简单。
附图说明
图1是使用本发明实施例1中的防腐蚀装置的铅酸蓄电池。
图2是电池无无防腐装置时负极汇流排腐蚀效果图。
图3是使用本发明实施例1中防腐蚀装置的铅酸蓄电池的腐蚀效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：
按以下质量份数称取各组分：
质量分数为20％硅溶胶悬浮液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径0.3μm，16份；
高分子吸水树脂聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.1份；
去离子水，90份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至6。
制备方法：
(1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解。
(2)将30％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，2000rp/min的转速进行高速搅拌同时往搅拌机中缓慢加入0.3μm的SiO2颗粒。搅拌5min。
(3)使用滴管加入硫酸，溶液调节pH值6。
(4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，使用100rp/min的转速进行搅拌3min。
(5)称量合适的混合物倒入电池汇流排上方。
(6)静置1h，聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
图1是使用本实施例中的防腐蚀装置的铅酸蓄电池。如图1所示，本实施例中的防腐蚀装置4设置在电池内部的上部。具体的，防腐蚀装置4的固体凝胶包裹汇流排1，极耳3的上部和负极极柱2的下部。
图2是电池无无防腐装置时负极汇流排腐蚀效果图。
图3是使用本发明实施例1中防腐蚀装置的铅酸蓄电池的腐蚀效果图。图2、3分别是GFM-500电池采用60℃2.25V浮充，30天一个循环的高温浮充试验，经12个循环后，对电池进行解剖，取负极汇流排上部进行金相测试，其金相结果如图所示。未安装防腐装置的腐蚀深度约800um，安装防腐装置的腐蚀明显减小，其腐蚀深度约100um。
实施例2
按以下质量份数称取各组分：
质量分数为40％硅溶胶悬浮液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径0.3μm，6份；
高分子吸水树脂聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.6份；
去离子水，70份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至7。
制备方法：
(1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解。
(2)将40％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，2000rp/min的转速进行高速搅拌剪切粒径硅溶胶悬浮液，往搅拌机中缓慢加入1.3μm的SiO2颗粒。搅拌5min。
(3)使用滴管加入硫酸，溶液调节pH值6。
(4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，使用100rp/min的转速进行搅拌3min。
(5)称量合适的混合物倒入电池汇流排上方。
(6)静置1h，聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，所述防腐蚀方法为：
将硅溶胶、SiO2颗粒、水和高分子吸水树脂制成混合物，
将混合物倒入电池汇流排上，与负极极耳、汇流排和极柱充分接触；
静置后形成果冻状的固态凝胶。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，所述高分子吸水树脂为聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和聚氧乙烯中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，混合物包括以下质量份数的组分：
质量分数为10％-40％硅溶胶胶体溶液悬浮液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.1-1份；
去离子水，50-100份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至5-7。
4.根据权利要求3所述的铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，所述防腐蚀方法包括以下步骤：
1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解，制得聚丙烯酰胺溶液；
2)将10％-40％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，进行搅拌剪切粒径硅溶胶悬浮液，往搅拌机中缓慢加入10nm-1μm的SiO2颗粒；
3)加入稀硫酸，调节pH值5-7；
4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，进行搅拌；
5)根据电池设计要求，称量混合物倒入电池汇流排上方；
6)静置至聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
5.根据权利要求3所述的铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，步骤2)中，搅拌速度为1500rp/min-2500rp/min。
6.根据权利要求3所述的铅酸蓄电池的防腐蚀方法，其特征在于，步骤4)中搅拌速度为80-120rp/min。
7.铅酸蓄电池的防腐蚀装置，其特征在于，所述铅酸蓄电池的汇流排上设置有果冻状的固态凝胶，所述固态凝胶包裹汇流排，负极极耳的上部和极柱的下部；所述固态凝胶为硅溶胶、SiO2颗粒、水和高分子吸水树脂制成混合物。
8.根据权利要求7所述的铅酸蓄电池的防腐蚀装置，其特征在于，
其中混合物包括以下质量份数的组分：
质量分数为10％-40％硅溶胶悬浮液，100份；
SiO2颗粒的平均粒径10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯酰胺，分子量600万-2500万，0.1-1份；
去离子水，50-100份；
稀硫酸，调节混合物的pH值至5-7。
9.根据权利要求8所述的铅酸蓄电池的防腐蚀装置，其特征在于，所述固态凝胶的制备和使用方法，包括以下步骤：
1)先将聚丙烯酰胺与去离子水混合，搅拌至完全溶解，制得聚丙烯酰胺溶液；
2)将10％-40％硅溶胶悬浮液倒入搅拌机中，进行搅拌剪切粒径硅溶胶悬浮液，往搅拌机中缓慢加入10nm-1μm的SiO2颗粒；
3)加入稀硫酸，调节pH值5-7；
4)将聚丙烯酰胺溶液和SiO2颗粒的硅溶胶一起混合，进行搅拌；
5)根据电池设计要求，称量混合物倒入电池汇流排上方；
6)静置至聚丙烯酰胺、SiO2和水形成氢键后，混合物变成果冻状凝胶固态物质包覆在负极极耳、汇流排和极柱上。
10.铅酸蓄电池，其特征在于，所述铅酸蓄电池设有如权利要求7-9任意一项所述的防腐蚀装置。
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