CN108365228A - 无铅包覆料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铅蓄电池包覆料的制备技术领域，公开了无铅包覆料的制备方法，包括：A、配料，取锌粉、聚丙烯酰胺、氧化锌、活性炭和淀粉；B、混料，将原料加水并混合均匀得混合料；C、加酶，加入氧化酶并搅拌均匀，得初料；D、挤压，将一部分初料投入挤压机内挤压成料丝；E、缠料，将料丝呈螺旋状缠绕在玻璃纤维上，制成内层包覆料，相邻料丝之间具有间隙形成外螺纹；F、压制，将步骤D中的另一部分初料制成圆柱状的料体，将螺杆一边旋转一边推进料体内，制成内壁具有内螺纹的外层包覆料；G、结合，将外层包覆料套在内层包覆料上，形成最终的包覆料。采用本发明方法制成的包覆料能够均匀分布于玻璃纤维上。

Description

无铅包覆料的制备方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池包覆料的制备技术领域，具体涉及一种无铅包覆料的制备方法。

背景技术

水平式铅酸蓄电池主要是采用铅布及双极性极板的水平组叠结构，该电池具有比能量高、比功率大、充放电特性好、充电时间短、内阻小、重量轻、成本低廉、安全、寿命较长等优点，是一种有发展前途的新型VRLA铅酸电池。

水平式铅酸蓄电池中的铅布主要是由玻璃纤维和金属包覆料组合形成。金属包覆料包覆在玻璃纤维的表面形成导电复合丝，多条复合丝交叠编织成纤维网，使得复合丝的强度得以增强，具有防变形的效果。现有技术中在制备包覆料的过程中，常常是将包覆料直接涂抹在玻璃纤维上制成，但是在实际生产制造的过程中，包覆料在未干前，容易从玻璃纤维上滴落，或是在重力作用下沉积在玻璃纤维的下侧，导致包覆料无法在玻璃纤维上均匀分布，影响导电效果。

发明内容

本发明意在提供无铅包覆料的制备方法，以使包覆料均匀分布于玻璃纤维上。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：无铅包覆料的制备方法，包括：

A、配料，取锌粉、聚丙烯酰胺、氧化锌、活性炭和淀粉；

B、混料，将原料投入混料机内并加水混合均匀得混合料；

C、加酶，取氧化酶加入混合料中，并搅拌均匀，得初料；

D、挤压，将初料分成两部分，将一部分初料投入挤压机内挤压成料丝；

E、缠料，将料丝呈螺旋状缠绕在玻璃纤维上，制成螺旋状的内层包覆料，相邻料丝之间具有间隙形成外螺纹，玻璃纤维与内层包覆料组合形成复合体；

F、压制，将步骤D中的另一部分初料制成圆柱状的料体，取一根螺杆一边旋转一边推进料体内，制成内壁具有内螺纹的外层包覆料；

G、结合，将外层包覆料套在步骤E制成的复合体上，并一边横向移动，一边转动外层包覆料，使外层包覆料上的内螺纹与玻璃纤维上的内层包覆料上的外螺纹结合而将两层包覆料固定在一起，形成最终的包覆料。

优选的，作为一种改进，混料步骤中包括初次混料和二次混料，初次混料时，将锌粉、氧化锌、活性炭和淀粉混合制得初步混合料；二次混料时，取聚丙烯酰胺加入至初步混合料中进行二次混合，过程中对混料机加热，混合过程中加水3次。

优选的，作为一种改进，步骤B和步骤C之间还有降温步骤，将步骤B得到的混合料进行降温，再加入氧化酶。

优选的，作为一种改进，各成分的取用份数为锌粉60-80份、聚丙烯酰胺1-3份、氧化锌5-10份、活性炭10-15份、淀粉8-12份、氧化酶0.5-1份。

优选的，作为一种改进，各成分的取用份数为锌粉75份、聚丙烯酰胺2份、氧化锌8份、活性炭12份、淀粉10份、氧化酶0.8份。

优选的，作为一种改进，锌粉为无汞锌粉。

优选的，作为一种改进，氧化酶为葡萄糖氧化酶。

本发明通过将初料分成两部分，一部分初料被挤压成料丝并缠绕在玻璃纤维上形成具有外螺纹的内层包覆料，使初料得以在玻璃纤维上稳定附着，而另一部分初料被制成内壁具有内螺纹的筒状的外层包覆料，通过外层包覆料与内层包覆料之间的螺纹配合，能够实现两层包覆料的稳定结合，相比现有技术中，直接将包覆料涂在玻璃纤维上的制备方式，能够有效避免包覆料滴落或沉积的问题，使包覆料均匀包裹在玻璃纤维上，增强包覆料的均匀导电效果。

且本发明制成的包覆料，采用锌代替传统的铅，大大减少了铅的使用量，毒性低，更环保安全，料体中的聚丙烯酰胺对物质的絮凝作用能够对锌粉和活性炭进行吸附，使锌粉和活性炭颗粒均匀悬浮于料体中，避免锌粉和活性炭沉淀分层，保证包覆料具有均匀且较强的导电性，电池整体的导电性能更好。且电池在使用过程中会不断产生气体，这些气体中包括氧气，气体在电池内部存留，容易导致电池内部短路，影响电池的使用寿命，且在产生气体的过程中，电解液中的水不断散失，导致电解液的浓度发生较大变化，不利于电池的正常使用。而本发明加入的氧化酶能够在氧气环境下与淀粉反应，并产生二氧化碳和水。产生的二氧化碳被料体中的活性炭吸收，减少向外的排放，而产生的水则可以用于电解液的补水稀释，从而使得电池得以长期稳定使用。活性炭也可以用于吸收电池中的其他气体和淀粉水解时产生的气体，减少气体在电池内部的积存，保证电池的性能。使用碘液滴在包覆料上，使得该部位处的淀粉呈现蓝色，由此可以在编织纤维网时，对包覆料表面的连接点进行定位，以便于复合丝之间的准确连接。

附图说明

图1为本发明实施例中挤压机的结构图。

图2为本发明实施例所制成的包覆料的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：机箱1、电机2、圆盘3、出料管4、玻璃纤维5、横管6、内层包覆料7、外层包覆料8、轴杆9、第一伞齿轮10、第二伞齿轮11、第三伞齿轮12、第四伞齿轮13、齿条14。

表1

下面以实施例1举例，具体说明包覆料的制备方法：

按照以下步骤制作包覆料：

A、初次混料，按照表1中对应的组分，向混料箱内加入无汞锌粉60g、氧化锌粉末10g、活性炭10g、淀粉8g，并将原料在混料箱内混合均匀而制得初步混合料；

B、二次混料，取聚丙烯酰胺粉末1g加入至初步混合料中进行二次混合，混合的同时将混料箱加热至40℃，并向混料箱内加入水，加水次数共3次，每次加水量为300ml，完成混料后，得到二次混合料；

C、降温，对步骤2中得到的二次混合料降温，使料温降至10℃；

D、加酶，取葡萄糖氧化酶0.5g加入降温后的二次混合料中，将葡萄糖氧化酶与混合料搅拌均匀，搅拌速度控制在50r/min，搅拌时间30min，得初料；

E、挤压，将得到的初料分成两部分，将一部分初料投入挤压机内挤压成料丝，所用的挤压机结构如图1所示，包括机箱1，机箱1内部的结构与现有挤压机相同，机箱1的底部设有圆盘3，圆盘3皮带连接有电机2，圆盘3内部具有空腔，且空腔与机箱1的内部连通，圆盘3的左端面上的偏心位置设有出料管4，且圆盘3上穿设并通过轴承转动连接有横管6，横管6焊接在机箱1上，出料管4的左端靠近横管6而呈倾斜状；电机2上还皮带连接有轴杆9，轴杆9通过轴承转动连接在机箱1上，且轴杆9上键连接有第一伞齿轮10，第一伞齿轮10上啮合有第二伞齿轮11，第二伞齿轮11键连接有竖杆，竖杆下端键连接有第三伞齿轮12，第三伞齿轮12啮合有第四伞齿轮13，第四伞齿轮13的下部啮合有横向的齿条14，齿条14位于横管6的轴向上；

F、缠料，机箱1排料时，将玻璃纤维5从右至左插入横管6内，启动电机2，电机2通过皮带带动轴杆9转动，轴杆9带动第一伞齿轮10旋转，第一伞齿轮10推动啮合的第二伞齿轮11转动，第二伞齿轮11通过竖杆带动第三伞齿轮12转动，第三伞齿轮12推动啮合的第四伞齿轮13转动，第四伞齿轮13将齿条14左推，齿条14移动并自动推动玻璃纤维5左移，同时电机2通过皮带带动圆盘3旋转，从而使出料管4围绕通管发生转动。料丝从出料管4排出而自动呈螺旋状均匀全面缠绕在玻璃纤维5上，避免料丝分布不均而影响导电效果；如图2所示，形成包裹在玻璃纤维5表面的内层包覆料7，相邻料丝之间形成均匀的沟道，沟道沿玻璃纤维5的轴向呈螺旋状延伸而形成外螺纹，玻璃纤维5和内层包覆料7共同组合形成复合体；

G、压制，将步骤5中的另一部分初料制成圆柱状的料体，取一根螺杆一边旋转一边向左移动而穿透料体，螺杆在料体的内部形成内螺纹，由此制成外层包覆料8；

H、结合，将外层包覆料8套在步骤6制成的复合体上，并一边横向移动，一边转动外层包覆料8，使外层包覆料8上的内螺纹与内层包覆料7上的外螺纹结合而将两层包覆料固定在一起，由此形成最终的包覆料。

实施例2-实施例5的具体制备方法,除表1中各组分用量不同外,其余均与实施例1的制备方法一致。

采用本发明方法制成的包覆料的构如图2所示，包括外层包覆料8和内层包覆料7，外层包覆料8的内壁上设有内螺纹，内层包覆料7包括料丝，料丝缠绕在玻璃纤维5上，形成内层包覆料7，相邻料丝之间形成沟道，沟道在玻璃纤维5表面呈螺旋状延伸而形成与内螺纹配合的外螺纹。通过外层包覆料8与内层包覆料7的螺纹配合，将两层包覆料连接固定在一起，使得包覆料的外表面平整，增大了包覆料的比表面积，便于包覆料中的锌物质与电解质之间的接触反应等。且采用本发明相比直接将包覆料涂抹在玻璃纤维上的方式，能够防止包覆料在未变干的情况下由玻璃纤维上滴落，避免了包覆料不均匀的问题，且制作过程中包覆料无需脱模，操作简便，外层包覆料和内层包覆料之间的组装方便，连接稳定。

将上述实施例1-5制成的包覆料包覆在玻璃纤维上依次制成样品1-5，并采用现有含铅包覆料直接涂敷在玻璃纤维上制成对比样品，将样品1-5和对比样品均制成电池，对6组电池和6组样品分别进行性能检测，检测结果如表2所示：

表2

经实验研究发现，包覆料用量成分在实施例1-5范围内，对电池的性能具有明显的改善作用，尤其是在导电性和稳定性上相比现有技术中的含铅包覆料制成的电池性能更优，且采用实施例2中的成分用量对于电池的使用寿命、导电性和稳定性影响最大，所制成的电池性能最佳。此外，经对比实验发现，本发明的组分中活性炭和氧化酶对于电池的导电性和使用寿命具有关键影响，缺少活性炭和氧化酶后，其导电性和使用寿命明显降低。

综上所述，采用本发明制成的包覆料不仅毒性低、导电性强，而且能够使锌粉和活性炭均匀分布于包覆膜中，使得包覆膜得以均匀导电，增强了包覆料的导电效果，此外，还能够对电池内产生的气体进行吸收，并对电解液的浓度自动进行稀释，延长电池的使用寿命。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，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。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.无铅包覆料的制备方法，其特征在于，包括：

A、配料，取锌粉、聚丙烯酰胺、氧化锌、活性炭和淀粉；

B、混料，将原料投入混料机内并加水混合均匀得混合料；

C、加酶，取氧化酶加入混合料中，并搅拌均匀，得初料；

D、挤压，将初料分成两部分，将一部分初料投入挤压机内挤压成料丝；

E、缠料，将料丝呈螺旋状缠绕在玻璃纤维上，制成螺旋状的内层包覆料，相邻料丝之间具有间隙形成外螺纹，玻璃纤维与内层包覆料组合形成复合体；

F、压制，将步骤D中的另一部分初料制成圆柱状的料体，取一根螺杆一边旋转一边推进料体内，制成内壁具有内螺纹的外层包覆料；

G、结合，将外层包覆料套在步骤E制成的复合体上，并一边横向移动，一边转动外层包覆料，使外层包覆料上的内螺纹内层包覆料上的外螺纹结合而将两层包覆料固定在一起，形成最终的包覆料。

2.根据权利要求1所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：所述混料步骤中包括初次混料和二次混料，初次混料时，将锌粉、氧化锌、活性炭和淀粉混合制得初步混合料；二次混料时，取聚丙烯酰胺加入至初步混合料中进行二次混合，过程中对混料机加热，混合过程中加水3次。

3.根据权利要求2所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：所述步骤B和步骤C之间还有降温步骤，将步骤B得到的混合料进行降温，再加入氧化酶。

4.根据权利要求3所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：各成分的取用份数为锌粉60-80份、聚丙烯酰胺1-3份、氧化锌5-10份、活性炭10-15份、淀粉8-12份、氧化酶0.5-1份。

5.根据权利要求4所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：各成分的取用份数为锌粉75份、聚丙烯酰胺2份、氧化锌8份、活性炭12份、淀粉10份、氧化酶0.8份。

6.根据权利要求5所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：所述锌粉为无汞锌粉。

7.根据权利要求6所述的无铅包覆料的制备方法，其特征在于：所述氧化酶为葡萄糖氧化酶。