CN108336295A - 导电极板膏体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导电极板膏体的制备方法，包括A、板栅制作；B、制作膏料，首先将锌粉、氧化锌分别与丙烯酸和水搅拌形成正、负原浆，其次将正、负原浆分别放入到反应炉中，使丙烯酸发生聚合反应，生成聚丙烯酸、锌粉混合物和聚丙烯酸、氧化锌的混合物，并冷却，最后，将两个混合物中分别加入活性炭、胶水，并搅拌形成正、负膏料；C、使用膏料和松香喷涂装置喷涂松香和膏料；D、形成导电极板膏体，首先对膏料进行初步加热固化，其次对板栅上的松香板和松香框、膏料和松香喷涂装置的顶板上的松香框和松香板进行加热，使其熔化，同时下压顶板，最后使熔化的松香冷却固化。本方案制备的导电极板膏体可去除电池循环使用过程中产生的气体。

Description

导电极板膏体的制备方法

技术领域

本发明涉及水平电池领域，尤其涉及导电极板膏体的制备方法。

背景技术

水平式铅酸蓄电池是20世纪80年代初由美国Electrosource公司研究开发的，全称为铅布水平双极VRLA铅酸蓄电池。水平电池的结构主要包括导电极板，导电极板的正极和负极制作在同一块双极板上，导电极板是通过将混合好的膏料涂在极板上而成。导电极板在使用过程中，伴随着导电极板的充电和放电，会产生大量的气体，而现有的导电极板未能有效去除电池循环过程中产生的气体，从而导致气体的累积，减少了反应成分的接触面积，使得导电的效果逐渐减弱，最终导致电池寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供导电极板膏体的制备方法，以制备可去除电池循环使用过程中产生的气体的导电极板膏体，避免导电效果的减弱，延长电池的寿命。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案是：导电极板膏体的制备方法，包括

A、板栅制作，使板栅上具有若干网孔；

B、制作膏料，首先将锌粉、氧化锌分别与丙烯酸混合搅拌，搅拌时加入水，形成负、正原浆，其次将负、正原浆分别放入到反应炉中，隔绝气体，控制反应炉的温度，使丙烯酸发生聚合反应，分别生成聚丙烯酸、锌粉的混合物和聚丙烯酸、氧化锌的混合物，然后将两个混合物分别放入低温箱内进行降温冷却，最后，将冷却之后的两个混合物中分别加入活性炭、胶水，并搅拌10min，形成正、负膏料；

C、喷涂松香和膏料，使用膏料和松香喷涂装置进行膏料和松香的喷涂，具体操作步骤为：a、将板栅放置在膏料和松香喷涂装置的底板上，b、在膏料和松香喷涂装置的顶板上和板栅上均喷涂上两个方形的松香框，并使松香框凝固，并且相邻的松香框之间具有间隙；c、在松香框内喷涂上松香板，并使松香板凝固，且松香板的厚度小于松香框的厚度，同时在板栅上的两个松香板上分别喷涂上正膏料和负膏料；

D、形成导电极板膏体，首先对膏料进行初步加热固化，其次对板栅上的松香板和松香框、膏料和松香喷涂装置的顶板上的松香框和松香板进行加热，使其熔化，熔化的同时下压膏料和松香喷涂装置的顶板，最后使熔化的松香冷却固化，制成导电极板膏体。

采用上述技术方案时，本发明制成的导电极板膏体中的主要成分为氧化锌和锌粉，通过氧化锌和锌粉之间的电子转移完成电池的充电和放电过程。相比现有技术，导电极板膏体中不含氧化铅和铅粉，当电池被丢弃时，或者电池中的液体泄漏时，不会对环境造成铅污染，从而利于环保。在锌粉和氧化锌在反应过程中，会产生氢气和氧气，产生的气体被活性炭吸附。步骤A中，使板栅上具有很多网孔，制成的膏料和熔化的松香可进入到网孔中，从而增大了膏体与网孔之间的接触面积，提高了板栅与膏体之间的吸附力，从而使膏体吸附在板栅上更加牢固。步骤B中，丙烯酸在反应炉中发生聚合反应，生成聚丙烯酸高分子聚合物，聚丙烯酸为高分子聚合物，形成三维立体结构，一方面，三维立体的结构可使得活性炭、锌粉、氧化锌导电物质及其他原料置于在聚丙烯酸形成的三维立体环境中，从而增大了原料与硫酸反应的接触面积，增强导电效果；另一方面，这种三维立体结构可容纳部分电池反应时产生的气体，从而去除电池反应时生成的部分气体。步骤C和步骤D中，松香在膏体的制作过程中，起到了重要的作用，首先，将松香涂抹在了板栅上并冷凝形成了松香框，故再将膏料喷涂到板栅上时，松香框分别对正、负膏料进行限位，防止板栅两端湿态的膏料流动造成板栅两端的正、负膏体而连为一体。并且，板栅上两个松香框之间具有间隙，该间隙用于填充沥青，膏料在松香框的束缚作用下，防止板栅两端的膏料向中间流动，从而防止将填充沥青的间隙覆盖住。松香在本制备方法中还可作为抗氧化剂，一方面板栅上的松香框和松香板熔化后将板栅包裹起来，从而在板栅上形成一层保护膜，防止板栅在电池使用中被氧化，另一方面，膏料和松香喷涂装置上的顶板上的松香板框和松香板在加热的作用下变成液态的松香，并包覆在膏体上，在膏体上形成一层保护膜，防止膏体被氧化。并且，膏料和松香喷涂装置上的顶板上的松香板还可作为顶板下压的媒介，防止顶板直接下压膏料，使顶板上粘附膏料，造成顶板被膏料污染。松香在本方案中还可作为润滑剂，板栅上的松香板和松香框熔化后，与板栅的表面相互贴合，松香作为润滑剂，减小了板栅与膏体之间的摩擦系数，便于膏体进入到板栅上的网孔中。并且，熔化的松香板和松香框在粘附在网孔上，使网孔的边缘形成光滑的斜面，膏料可沿光滑的斜面进入到网孔中，从而也起到了导流的作用。综上，松香在本导电极板膏体制备中起到了重要的作用。

进一步，步骤A中，板栅为同轴复合丝编制而成。采用同轴复合丝编制而成对板栅更加结实牢固。

进一步，步骤B中，正、负原浆制备时的搅拌时间均为30min，反应炉中的反应温度为360摄氏度，锌粉或者氧化锌与聚丙烯酸、活性炭、胶水和的搅拌时间均为10min。正、负原浆搅拌时间为30min，可使制备正、负原浆时得到充分的搅拌，将锌粉或者氧化锌与聚丙烯酸、活性炭、胶水的搅拌时间控制为10min，使其搅拌充分的同时，节省了搅拌时间。

进一步，步骤C中，松香框的厚度为2cm，松香板的厚度为0.5cm，膏料的厚度为3cm。由此，保证松香框对正、负膏料进行限位，松香板的厚度不易过大，防止松香板熔化后将板栅的网孔堵住。

进一步，步骤D中，膏料初步加入固化的温度为60摄氏度，松香框和松香板加热熔化的温度为120摄氏度。膏料固化的温度为60摄氏度，该温度可使膏料固化，而不会使松香框熔化，使松香框可对正、负膏料进行限位。

进一步，制备负膏料所使用的原料的质量份数为：氧化锌10-20份，丙烯酸5-8份，活性炭5-8份，松香1-4份，粘接剂1-2份，制备正膏料所使用的原料的质量份数为：锌粉82-86份，丙烯酸5-8份，活性炭5-8份，0.05-1份，松香1-4份，粘接剂1-2份。

进一步，制备负膏料所使用的原料的质量份数为：氧化锌15份，丙烯酸7份，活性炭6份，松香3份，粘接剂1.6份，制备正膏料所使用的原料的质量份数为：锌粉84份，丙烯酸7份，活性炭6份，松香3份，粘接剂1.6份。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图；

图2为图1中板栅涂完松香板和松香框的俯视图；

图3为板栅的具体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：顶板1、底板2、膏料箱3、松香箱4、第一横轨5、第二横轨6、喷头7、膏料喷嘴8、松香喷嘴9、冷凝管10、加热管11、加热台12、推动气缸13、加热框14、板栅15、松香板16、松香框17。

实施例基本如附图1-图3所示：

本发明涉及导电极板膏体，各实施例的原料及其质量如表1所示，单位：g，

表1

实施例1：

导电极板膏体最终用于涂覆于板栅上，成为极膏板，具体的制备步骤为：

A、板栅制作。将同轴复合丝(玻璃纤维丝和锌合金)编制而成板栅，使板栅上具有若干网孔，制成的板栅如图3所示。

B、制作膏料。将锌粉、氧化锌分别与丙烯酸按照表1中的质量份数进行混合搅拌，搅拌时，加入10g的水，搅拌30min后形成负、正原浆，将负、正原浆分别放入到反应炉中，控制反应炉的温度为360摄氏度，隔绝气体，使丙烯酸发生聚合反应，分别生成聚丙烯酸、锌粉混合物和聚丙烯酸、氧化锌的混合物。将两个混合物分别放入低温箱内进行降温冷却。冷却之后，按照表1中的质量份数分别加入活性炭、胶水，胶水为有机硅胶，并混合搅拌10min，形成正、负膏料。

C、喷涂松香和膏料。使用膏料和松香喷涂装置将松香和膏料喷涂到板栅15上。膏料和松香喷涂装置如图1、图2所示，其具体结构为：包括机架，机架上滑动连接有水平设置的顶板1和底板2，底板2位于顶板1的下方，底板2和顶板1上均设有冷凝管10和加热管11，冷凝管10与冷凝器连接，加热管11与加热器连接。机架上设有第一横轨5和第二横轨6，第一横轨5和第二横轨6均水平设置，第一横轨5和第二横轨6垂直分布，第二横轨6滑动连接在第一横轨5上，第二横轨6上滑动连接有喷头7，机架上设有使第二横轨6沿第一横轨5滑动的第一气缸和使喷头7在第二横轨6上滑动的第二气缸。喷头7上设有两个松香喷嘴9和一个膏料喷嘴8，两个松香喷嘴9分别位于喷头7的顶部和底部，两个松香喷嘴9分别指向顶板1的底部和底板2的顶部。膏料喷嘴8位于喷头7的左侧部，膏料喷嘴8指向底板2的顶部。机架上设有膏料箱3和松香箱4，膏料箱3中用于分别盛放正、负膏料，膏料箱3与膏料喷嘴8连接，松香箱4中用于盛放液体的松香，松香箱4与松香喷嘴9连接。

喷涂松香和膏料时，a、首先将板栅15放置在底板2上。b、然后启动第一气缸和第二气缸，启动冷凝器，打开两个松香喷嘴9，使第一气缸带动第二横轨6沿第一横轨5移动，使第二气缸带动喷头7在第二横轨6上滑动，控制第二横轨6的滑动和喷头7的滑动，使两个松香喷嘴9分别将松香液体喷到板栅15上和顶板1的底部，并且使松香在板栅15和顶板1上分别喷成两个方形边框，由于冷凝器工作，冷凝器通过冷凝管10使顶板1和底板2的温度变低，喷到顶板1上的松香和板栅15上的松香瞬间凝结成固态的松香框17，松香框17的厚度为2cm。c、使第二横轨6带动喷头7自左向右滑动，使喷头7在第二横轨6上往复滑动，使松香喷嘴9将松香分别喷涂到顶板1上的松香框17内和板栅15上的松香框17内，并在冷凝管10的作用下迅速凝结成松香板16，松香板16的厚度为0.5cm。松香喷嘴9在对板栅15左侧的松香框17内喷松香时，先在膏料箱3中加入到正膏料，打开膏料喷嘴8，由于喷头7是自左向右移动的，膏料喷嘴8位于松香喷嘴9的左侧，故松香喷嘴9会先将松香喷到板栅15上，膏料喷嘴8后将正膏料喷到板栅15上左侧的松香板16上，同理，当对板栅15右侧的松香框17内喷涂负膏料时，在膏料箱3中加入负膏料，使喷头7向右滑动，在板栅15右侧的松香板16上喷上负膏料，最后，板栅15左侧的松香板16上喷涂有正膏料，右侧的松香板16上喷涂有负膏料，板栅15上的正、负膏料的厚度均为3cm。

D、形成导电极板膏体。使用加热装置使板栅15上的膏料固化形成导电极板膏体。加热装置的具体结构为：加热装置位于膏料和松香喷涂装置的左侧，加热装置包括加热台12，加热台12上设有加热框14，加热框14上设有电热丝，加热框14的高度等于顶板1与底板2之间的距离，加热框14的顶部开口，加热框14的右侧部转动连接有转动门，加热框14的上方设有推动气缸13。

使用时，打开转动门，向左滑动顶板1和底板2，使顶板1和底板2滑动到加热框14中，因板栅15放置在底板2上，故底板2带动板栅15一同进入到了加热框14内，关闭转动门，进行加热。加热分为加热框14加热、顶板1和底板2加热，先加热框14加热，加热的温度为60摄氏度，加热的时间为15min，以使湿态的膏料初步固化定形，再使顶板1和底板2进行加热，启动加热器，加热管11变热，加热温度为120摄氏度，加热的时间为5min，以使松香熔化。加热的同时使推动气缸13缓慢向下按压顶板1。5min以后，停止加热并启动冷凝器，使松香固化。然后将底板2和顶板1从加热框14中向右滑出，取下板栅15即可，由此，导电极板上的正、负膏体制备完毕。

采用本导电极板膏体制备步骤时，由于事先将松香涂抹在了板栅15上并冷凝形成了松香框17，故再将膏料喷涂到板栅15上时，松香框17对膏料进行限位，防止湿态的正、负膏料流动而粘合在一起。并且，板栅15上两个松香框17之间具有间隙，该间隙用于填充沥青，膏料在松香框17的束缚作用下，防止板栅15两端的膏料向中间流动，从而防止将填充沥青的间隙覆盖住。在步骤D中，板栅15上的松香板16和松香框17熔化后，形成液态的松香，液态的松香粘附在板栅15上，将板栅15的表面包覆起来，从而在板栅15上形成一层保护膜，防止板栅15在电池使用中被氧化。并且顶板1上的松香板16不仅可作为推动气缸13下压的媒介，顶板1上的松香板16防止顶板1或者推动气缸13直接与膏体接触造成顶板1或者推动气缸13被污染，还可以在顶板1加热的作用下变成液态的松香，并包覆在膏体上，在膏体上形成一层保护膜，防止膏体被氧化。板栅15上的松香板16和松香框17熔化后，与板栅15的表面相互贴合，松香可作为润滑剂，减小了板栅15与膏体之间的摩擦系数，便于膏体进入到板栅15上的网孔中。并且，熔化的松香板16和松香框17在粘附在网孔上，使网孔的边缘形成光滑的斜面，膏料可沿光滑的斜面进入到网孔中，从而也起到了导流的作用。综上，松香在本导电极板膏体制备中起到了重要的作用。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，按照表1中实施例2的质量份数添加各个成分。

实施例3

实施例3与实施例2的不同之处在于，按照表1中实施例3的质量份数添加各个成分。

基本性能试验测试

将三个实施例中制成的极膏板应用于水平电池上，并与现有的含铅水平电池相比，经研究发现，三个实施例中所制备的极膏板的导电性能与现有的含铅水平电池相差不大，其中，实施例3中的导电性能最好。经过实验分析，虽然本发明中的膏体中含有导电性能较差的聚丙烯酸高分子聚合物和有机硅胶，但是膏体中的活性炭在导电过程中起到了重要的作用，从而使本极膏板所制备的电池与普通的含铅水平电池的导电性能相差不大，具有良好的导电性。

对比实验：

针对每个实施例进行了三组实验，每组实验中均包含对照组和实验组，分别使用对照组和实验组制备而成的膏体各6个月，每天均对照组和实验组中的膏体进行充电和放电。并使用气压计测量生成的气体含量，即观察气压的变化，得知生产气体的多少，使用海绵进行吸水，最后对海绵进行称重，得知海绵吸附的水的多少。

实验一

对照组：正膏料只包含氧化锌10g、松香1g、胶水1g,负膏料只包含锌粉82g、松香1g、胶水1g。

实验组：按照实施例1中的成分的质量份数进行制备。

实验结果：对照组中，气压计增加了5个刻度，海绵的重量为10g，实验组中气压计增加了3个刻度，海绵的重量为14g。

实验二

对照组：正膏料只包含氧化锌20g、松香4g、胶水2g，负膏料只包含锌粉86g、松香4g、胶水2g。

实验组：按照实施例2中的成分的质量份数进行制备。

实验结果：对照组中，气压计增加了5.3个刻度，海绵的重量为12g，实验组中气压计增加了3.1个刻度，海绵的重量为15g。

实验三

对照组：正膏料只包含氧化锌15g、松香3g、胶水1.6g，负膏料只包含锌粉84g、松香3g、胶水1.6g。

实验组：按照实施例3中的成分的质量份数进行制备。

实验结果：对照组中，气压计增加了5个刻度，海绵的重量为11g，实验组中气压计增加了2个刻度，海绵的重量为18.3g。

从每组实验的实验结果可知，实验组中的气体增加的刻度均小于对照组中的气体增加的刻度，实验组中的海绵重量均大于对照组中海绵的重量，这说明含有活性炭和丙烯酸成分的膏体可减小气体的生气量，含有活性炭和丙烯酸成分的膏体反应过程中生成的水最多。并且，在三个实验组中，实验三相比实验二和实验一，生成的气体含量最少，海绵的重量最重，这说明实施例3为最优实施例。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.导电极板膏体的制备方法，其特征在于：包括

A、板栅制作，使板栅上具有若干网孔；

B、制作膏料，首先将锌粉、氧化锌分别与丙烯酸混合搅拌，搅拌时加入水，分别形成负、正原浆，其次将负、正原浆分别放入到反应炉中，隔绝气体，控制反应炉的温度，使丙烯酸发生聚合反应，分别生成聚丙烯酸、锌粉的混合物和聚丙烯酸、氧化锌的混合物，然后将两个混合物分别放入低温箱内进行降温冷却，最后，将冷却之后的两个的混合物中分别加入活性炭、胶水，并搅拌10min，形成正、负膏料；

C、喷涂松香和膏料，使用膏料和松香喷涂装置进行膏料和松香的喷涂，具体操作步骤为：a、将板栅放置在膏料和松香喷涂装置的底板上，b、在膏料和松香喷涂装置的顶板上和板栅上均喷涂上两个方形的松香框，并使松香框凝固，并且相邻的松香框之间具有间隙；c、在松香框内喷涂上松香板，并使松香板凝固，且松香板的厚度小于松香框的厚度，同时在板栅上的两个松香板上分别喷涂上正膏料和负膏料；

D、形成导电极板膏体，首先对膏料进行初步加热固化，其次对板栅上的松香板和松香框、膏料和松香喷涂装置的顶板上的松香框和松香板进行加热，使其熔化，熔化的同时下压膏料和松香喷涂装置的顶板，最后使熔化的松香冷却固化，制成导电极板膏体。

2.根据权利要求1所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：所述步骤A中，板栅为同轴复合丝编制而成。

3.根据权利要求2所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：所述步骤B中，正、负原浆制备时的搅拌时间均为30min，反应炉中的反应温度为360摄氏度，将锌粉或者氧化锌与聚丙烯酸、活性炭、胶水的搅拌时间均为10min。

4.根据权利要求3所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：所述步骤C中，松香框的厚度为2cm，松香板的厚度为0.5cm，膏料的厚度为3cm。

5.根据权利要求4所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：所述步骤D中，膏料初步加入固化的温度为60摄氏度，松香框和松香板加热熔化的温度为120摄氏度。

6.根据权利要求5所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：制备负膏料所使用的原料的质量份数为：氧化锌10-20份，丙烯酸5-8份，活性炭5-8份，松香1-4份，粘接剂1-2份，制备正膏料所使用的原料的质量份数为：锌粉82-86份，丙烯酸5-8份，活性炭5-8份，0.05-1份，松香1-4份，粘接剂1-2份。

7.根据权利要求5所述的导电极板膏体的制备方法，其特征在于：制备负膏料所使用的原料的质量份数为：氧化锌15份，丙烯酸7份，活性炭6份，松香3份，粘接剂1.6份，制备正膏料所使用的原料的质量份数为：锌粉84份，丙烯酸7份，活性炭6份，松香3份，粘接剂1.6份。