CN107403964A - 一种铅酸蓄电池电解液添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾5～10份、氧化石墨烯2～3份、纳米碳管7～14份、二氧化硅10～20份、硫酸盐8～15份、硫酸亚锡20～30份、2,4,6‑三巯基均三嗪三钠盐17～25份、乙二胺四乙酸二钠22～26份、木质素磺酸钠5～15份、腐殖酸7～13份、磷酸钠2～4份、聚乙二醇10～20份、L‑色氨酸3～7份、去离子水100份。所述铅酸蓄电池电解液添加剂能改善电池电化学性能，提高电池循环使用寿命同时提高电池容量。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂及其制备方法。
背景技术
现有的铅酸系列蓄电池添加剂多为液体，添加剂的主要作用是防止蓄电池铅板生成沉积物，除去已被腐蚀的铅板上的硫酸铅沉积物。使用液体添加剂后，虽然能维持蓄电池的原有性能，但在延长蓄电池寿命方面却无效果。
发明内容
本发明提供了一种铅酸蓄电池电解液添加剂及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题，所述铅酸蓄电池电解液添加剂能改善电池电化学性能，提高电池循环使用寿命同时提高电池容量。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾5～10份、氧化石墨烯2～3份、纳米碳管7～14份、二氧化硅10～20份、硫酸盐8～15份、硫酸亚锡20～30份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐17～25份、乙二胺四乙酸二钠22～26份、木质素磺酸钠5～15份、腐殖酸7～13份、磷酸钠2～4份、聚乙二醇10～20份、L-色氨酸3～7份、去离子水100份。
优选的，所述铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾7～9份、氧化石墨烯2.3～2.7份、纳米碳管9～12份、二氧化硅13～18份、硫酸盐10～14份、硫酸亚锡21～28份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐19～22份、乙二胺四乙酸二钠23～25份、木质素磺酸钠8～13份、腐殖酸10～12份、磷酸钠2.7～3.6份、聚乙二醇14～19份、L-色氨酸4～6份、去离子水100份。
优选的，所述铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾8份、氧化石墨烯2.5份、纳米碳管10份、二氧化硅16份、硫酸盐12份、硫酸亚锡23份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐21份、乙二胺四乙酸二钠24份、木质素磺酸钠10份、腐殖酸11份、磷酸钠3份、聚乙二醇15份、L-色氨酸5份、去离子水100份。
优选的，所述硫酸盐为硫酸铝、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铬、硫酸钴、硫酸镍、硫酸钡、硫酸钾、硫酸钠中的一种。
优选的，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
优选的，所述纳米碳管选自单壁碳管、多壁碳管或其混合物之一。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至45～50℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以500～1000r/min的速度搅拌20～30分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1000～1500r/min的速度搅拌15～20分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1000～1500r/min的速度搅拌5～10分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3000～3500r/min的速度搅拌30～50分钟，然后超声振荡40～50min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
优选的，所述步骤（3）中超声的频率为45～55Hz。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
本发明所述铅酸蓄电池电解液添加剂能改善电池电化学性能，提高电池循环使用寿命同时提高电池容量，具体如下：
（1）本发明采用的氧化石墨烯增加了电解液的导电性，可以抑制部分电解液中溶剂的分解，降低了电池的阻抗，明显提高了电池的比容量和循环稳定性；同时氧化石墨烯具有吸附硫酸的作用，改善放电产物使其在生成PbSO4的同时生成PbSiO3，使PbSO4结晶中含有PbSiO3容易溶解于硫酸中，减少PbSO4晶体的析出，从而提高电池循环寿命；
（2）本发明采用的氧化石墨烯在硫酸溶液中与硫酸亚锡发生配位作用，可有效防止硫酸亚锡在水中分解，产生沉淀影响电池性能，使硫酸亚锡均匀地分散在电解液中，增加导电性，从而改善充电接受能力，并同时改善了容量；
（3）本发明加入的纳米二氧化硅在电解液中形成酸性二氧化硅溶胶，在充放电的过程中会吸附的铅电极表面，在电极表面形成网状结构，使氢离于不容易获得电子而生成中性的氢分子，相当于提高氢的析出电位，可以减少氢的析出，在较大倍率放电条件下，酸性二氧化硅在电解液中的作用是加快液相传质过程，由于氧化石墨烯的存在，二者均匀的分布在蓄电池电解液中，可以有效地改善放电终期离子的导电能力，有利于活性物质的进一步利用和电池容量的增加，提高铅酸蓄电池负极析氢过电位，改善电池电化学性能提高电池循环使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾5份、氧化石墨烯2份、纳米碳管7份、二氧化硅10份、硫酸盐8份、硫酸亚锡20份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐17份、乙二胺四乙酸二钠22份、木质素磺酸钠5份、腐殖酸7份、磷酸钠2份、聚乙二醇10份、L-色氨酸3份、去离子水100份。
其中，所述硫酸盐为硫酸铝。
其中，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
其中，所述纳米碳管选自单壁碳管。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至45℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以500r/min的速度搅拌20分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1000r/min的速度搅拌15分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1000r/min的速度搅拌5分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3000r/min的速度搅拌30分钟，然后超声振荡40min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
其中，所述步骤（3）中超声的频率为45Hz。
实施例2
本实施例涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾10份、氧化石墨烯3份、纳米碳管14份、二氧化硅20份、硫酸盐15份、硫酸亚锡30份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐25份、乙二胺四乙酸二钠26份、木质素磺酸钠15份、腐殖酸13份、磷酸钠4份、聚乙二醇20份、L-色氨酸7份、去离子水100份。
其中，所述硫酸盐为硫酸铜。
其中，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
其中，所述纳米碳管选自多壁碳管。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至50℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以1000r/min的速度搅拌30分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1500r/min的速度搅拌20分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1500r/min的速度搅拌10分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3500r/min的速度搅拌50分钟，然后超声振荡50min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
其中，所述步骤（3）中超声的频率为55Hz。
实施例3
本实施例涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾7份、氧化石墨烯2.3份、纳米碳管9份、二氧化硅13份、硫酸盐10份、硫酸亚锡21份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐19份、乙二胺四乙酸二钠23份、木质素磺酸钠8份、腐殖酸10份、磷酸钠2.7份、聚乙二醇14份、L-色氨酸4份、去离子水100份。
其中，所述硫酸盐为硫酸镁。
其中，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
其中，所述纳米碳管选自单壁碳管、多壁碳管的混合物。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至46℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以600r/min的速度搅拌23分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1100r/min的速度搅拌16分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1100r/min的速度搅拌6分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3100r/min的速度搅拌35分钟，然后超声振荡42min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
其中，所述步骤（3）中超声的频率为47Hz。
实施例4
本实施例涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾9份、氧化石墨烯2.7份、纳米碳管12份、二氧化硅18份、硫酸盐14份、硫酸亚锡28份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐22份、乙二胺四乙酸二钠25份、木质素磺酸钠13份、腐殖酸12份、磷酸钠3.6份、聚乙二醇19份、L-色氨酸6份、去离子水100份。
其中，所述硫酸盐为硫酸铬。
其中，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
其中，所述纳米碳管选自单壁碳管。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至48℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以700r/min的速度搅拌25分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1200r/min的速度搅拌17分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1300r/min的速度搅拌7分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3200r/min的速度搅拌40分钟，然后超声振荡45min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
其中，所述步骤（3）中超声的频率为50Hz。
实施例5
本实施例涉及一种铅酸蓄电池电解液添加剂，包括如下重量份的原料：明矾8份、氧化石墨烯2.5份、纳米碳管10份、二氧化硅16份、硫酸盐12份、硫酸亚锡23份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐21份、乙二胺四乙酸二钠24份、木质素磺酸钠10份、腐殖酸11份、磷酸钠3份、聚乙二醇15份、L-色氨酸5份、去离子水100份。
其中，所述硫酸盐为硫酸钡。
其中，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
其中，所述纳米碳管选自多壁碳管。
一种制备所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至48℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以900r/min的速度搅拌28分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1400r/min的速度搅拌19分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1400r/min的速度搅拌8分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3400r/min的速度搅拌45分钟，然后超声振荡48min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
其中，所述步骤（3）中超声的频率为52Hz。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：明矾5～10份、氧化石墨烯2～3份、纳米碳管7～14份、二氧化硅10～20份、硫酸盐8～15份、硫酸亚锡20～30份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐17～25份、乙二胺四乙酸二钠22～26份、木质素磺酸钠5～15份、腐殖酸7～13份、磷酸钠2～4份、聚乙二醇10～20份、L-色氨酸3～7份、去离子水100份。
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：明矾7～9份、氧化石墨烯2.3～2.7份、纳米碳管9～12份、二氧化硅13～18份、硫酸盐10～14份、硫酸亚锡21～28份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐19～22份、乙二胺四乙酸二钠23～25份、木质素磺酸钠8～13份、腐殖酸10～12份、磷酸钠2.7～3.6份、聚乙二醇14～19份、L-色氨酸4～6份、去离子水100份。
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，包括如下重量份的原料：明矾8份、氧化石墨烯2.5份、纳米碳管10份、二氧化硅16份、硫酸盐12份、硫酸亚锡23份、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐21份、乙二胺四乙酸二钠24份、木质素磺酸钠10份、腐殖酸11份、磷酸钠3份、聚乙二醇15份、L-色氨酸5份、去离子水100份。
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸铝、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铬、硫酸钴、硫酸镍、硫酸钡、硫酸钾、硫酸钠中的一种。
5.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，所述二氧化硅为纳米二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池电解液添加剂，其特征在于，所述纳米碳管选自单壁碳管、多壁碳管或其混合物之一。
7.一种制备权利要求1～6任一项所述铅酸蓄电池电解液添加剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅、硫酸盐、硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠、木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、聚乙二醇、L-色氨酸、去离子水，备用；
（2）将去离子水加热至45～50℃，然后加入明矾、氧化石墨烯、纳米碳管、二氧化硅及硫酸盐，以500～1000r/min的速度搅拌20～30分钟，然后加入硫酸亚锡、2,4,6-三巯基均三嗪三钠盐、乙二胺四乙酸二钠，以1000～1500r/min的速度搅拌15～20分钟；
（3）向步骤（2）所得的混合溶液中先加入聚乙二醇以1000～1500r/min的速度搅拌5～10分钟，再加入木质素磺酸钠、腐殖酸、磷酸钠、L-色氨酸，以3000～3500r/min的速度搅拌30～50分钟，然后超声振荡40～50min，冷却至室温，即得所述铅酸蓄电池电解液添加剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中超声的频率为45～55Hz。
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