CN108461830A - 一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂及其制备方法和应用，涉及铅酸蓄电池技术领域，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8～12份、硫酸鱼精蛋白12～36份、硝酸1～3份、硅酸钠1～3份、乙炔黑2～6份、聚乙烯吡咯烷酮0.2～0.6份、巯基乙胺盐酸盐0.3～0.6份，两性离子表面活性剂0.5～1.5份，水100～120份。本发明提出的添加剂，配方合理，使用量小，使用范围广，能有效缓解电极极化现象的产生，增强电池充电接受能力，提高电池的循环次数，延长铅酸蓄电池的使用寿命，且添加剂的制备和使用方法简单、使用条件温和。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂及其制备方法和应用。
背景技术
铅酸蓄电池因具有良好的可逆性、电压平稳性、原材来源丰富的优点被广泛应用于电力、交通等领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。目前使用的铅酸蓄电池主要分为非封闭式铅酸蓄电池和封闭式铅酸蓄电池两种，由于非封闭式铅酸蓄电池的生产难度以及生产成本较封闭式铅酸蓄电池低，因此在日常使用中以非封闭式铅酸蓄电池为主，但目前使用的非封闭式铅酸蓄电池的使用寿命较短，常出现电极硫化的现象，硫化产生的硫酸铅结晶难于转化成活性物质的硫酸铅，而且硫酸铅晶体的导电性能较差，大量堆积的硫酸铅结晶因而影响铅酸蓄电池的电池容量和使用寿命。
中国专利授权公告号：CN 104064816 B，提出了一种铅酸蓄电池抑制析氢的电解液添加剂及其制备方法，该专利中通过加入聚天门冬氨酸在硫酸铅晶体上形成吸附，阻止硫酸铅晶体的长大，进而达到提高电池容量，提高使用寿命的目的，但该添加剂在使用时需要将稀硫酸溶液加热至40～45℃再加入电解液添加剂的原料，然后冷却至室温后才能进行使用，这就增大了添加剂的使用难度。基于现有技术中存在的不足，本发明提出一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有非封闭式铅酸蓄电池存在的硫化现象严重、使用寿命短以及现有铅酸蓄电池添加剂使用条件苛刻、作用效果不明显的不足，而提出的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂及其制备方法和应用。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8～12份、硫酸鱼精蛋白12～36份、硝酸1～3份、硅酸钠1～3份、乙炔黑2～6份、聚乙烯吡咯烷酮0.2～0.6份、巯基乙胺盐酸盐0.3～0.6份，两性离子表面活性剂0.5～1.5份，水100～120份。
优选的，所述壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为1：1～4。
优选的，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8～12份、硫酸鱼精蛋白15～30份、硝酸1～3份、硅酸钠1～3份、乙炔黑3～5份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～0.5份、巯基乙胺盐酸盐0.4～0.6份，两性离子表面活性剂0.8～1.2份，水105～115份。
优选的，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸10份、硫酸鱼精蛋白20份、硝酸2份、硅酸钠2份、乙炔黑4份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、巯基乙胺盐酸盐0.5份，两性离子表面活性剂1份，水110份。
优选的，所述两性离子表面活性剂为十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的任意一种。
本发明还提出了一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂的制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将两性离子表面活性剂和巯基乙胺盐酸盐溶解于水中，得混合物A，然后将混合物A转移至超声仪中，在超声的条件下依次加入硝酸、硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙炔黑，待乙炔黑分散均匀即得混合物B，然后停止超声，于100～200r/min的搅拌速度下加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白，混合均匀即得条件温和的铅酸蓄电池用添加剂。
优选的，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂直接加入到铅酸蓄电池电解液中，搅拌均匀即可，所述添加剂的用量为铅酸蓄电池电解液质量的1％。
本发明提供的条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，与现有技术相比优点在于：
1、本发明提出的添加剂配方合理，能有效改善铅酸蓄电池硫化的现象，延长铅酸蓄电池的使用寿命；经实验证明单独加入硫酸鱼精蛋白对硫酸铅的去除效果并不理想，但添加合理比例的壳寡糖硬脂酸后，两者之间可以相互作用使电极表面沉积的硫酸铅转为水溶性铅络合物，进而减少硫酸铅晶体的堆积，有效缓解普通蓄电池常出现的电极硫化现象，避免电极硫化产生的额硫酸铅硬质结晶对铅酸蓄电池导电性的影响；
2、本发明提出的添加剂配方中还添加有硝酸、硅酸钠、巯基乙胺盐酸盐和两性表面活性剂，添加的硝酸和硅酸钠能够生成硅酸凝胶，在使用时生成的硅酸凝胶可以均匀分散在电解液中，既可以避免添加剂中的硅酸钠与电解液中的硫酸反应，消耗电解液的体积，又可以吸附电解液中的杂质，净化电解液的纯度，避免杂质对铅酸蓄电池导电性的影响，还可以配合巯基乙胺盐酸盐和两性表面活性剂促使壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白与电极表面的硫酸铅沉淀充分接触，进而辅助壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白去除硫酸铅沉淀，进而提高铅酸蓄电池的使用寿命，缩小添加剂的使用量；
3、本发明中添加的乙炔黑能够在聚乙烯吡咯烷酮、两性离子表面活性剂的作用下同硅酸凝胶吸附在电极表面，抑制硫酸铅结晶在电极表面的生长，从而扩大硫酸铅结晶与壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的接触面积，进而加快硫酸铅结晶的消除，而且还能赋予电解液良好的导电性，增强电池充电接受能力；
4、本发明提出的添加剂的制备和使用方法简单，在使用时直接加入到常规的铅酸蓄电池电解液中搅拌均匀即可，使用方法简单、能耗低、适用范围广，无需加热等增加使用难度、影响生产效率的操作。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
本发明提出的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8份、硫酸鱼精蛋白12份、硝酸1份、硅酸钠1份、乙炔黑2份、聚乙烯吡咯烷酮0.2份、巯基乙胺盐酸盐0.3份，十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱1.5份，水120份；
其制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱和巯基乙胺盐酸盐溶解于水中，得混合物A，然后将混合物A转移至超声仪中，在超声的条件下依次加入硝酸、硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙炔黑，待乙炔黑分散均匀即得混合物B，然后停止超声，于200r/min的搅拌速度下加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白，混合均匀即得条件温和的铅酸蓄电池用添加剂。
实施例2
本发明提出的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸10份、硫酸鱼精蛋白30份、硝酸2份、硅酸钠2份、乙炔黑4份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、巯基乙胺盐酸盐0.5份，十六烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱1份，水110份；
其制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将十六烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱和巯基乙胺盐酸盐溶解于水中，得混合物A，然后将混合物A转移至超声仪中，在超声的条件下依次加入硝酸、硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙炔黑，待乙炔黑分散均匀即得混合物B，然后停止超声，于150r/min的搅拌速度下加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白，混合均匀即得条件温和的铅酸蓄电池用添加剂。
实施例3
本发明提出的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸12份、硫酸鱼精蛋白36份、硝酸3份、硅酸钠3份、乙炔黑6份、聚乙烯吡咯烷酮0.6份、巯基乙胺盐酸盐0.6份，月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.5份，水100份；
其制备方法包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱和巯基乙胺盐酸盐溶解于水中，得混合物A，然后将混合物A转移至超声仪中，在超声的条件下依次加入硝酸、硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙炔黑，待乙炔黑分散均匀即得混合物B，然后停止超声，于100r/min的搅拌速度下加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白，混合均匀即得条件温和的铅酸蓄电池用添加剂。
对比例1
按照中国专利授权公告号：CN 104064816 B提出的添加剂的配方和方法制备得到的电解液添加剂。
取同一批次12V12Ah的铅酸蓄电池5个，向第1个铅酸蓄电池电解液中加入实施例1制备的添加剂，向第2个铅酸蓄电池电解液中加入实施例2制备的添加剂，向第3个铅酸蓄电池电解液中加入实施例3制备的添加剂，向第4个铅酸蓄电池电解液中加入对比例1制备的添加剂，第5个铅酸蓄电池作为空白对照组不加入添加剂，且第1～3个铅酸蓄电池中添加剂的使用量为铅酸蓄电池电解液的1％，使用方法是将添加剂直接加入到相应的铅酸蓄电池电解液中，再搅拌均匀即可进行试验，而第4个铅酸蓄电池中添加剂的使用量为2％，使用方法是按照中国专利授权公告号：CN 104064816 B提出的方法进行操作，然后对5个铅酸蓄电池的性能进行检测，结果见表1。
表1：
| 循环寿命 | 电池充电接受能力 | |
| 实施例1 | 1579 | 3.95 |
| 实施例2 | 1612 | 3.92 |
| 实施例3 | 1488 | 3.89 |
| 对比例1 | 1235 | 3.72 |
| 空白对照组 | 512 | 2.43 |
表1中，1)“循环寿命”是指按照100％DOD深度放电，并采用常规用户充电器充电，当铅酸蓄电池的电池容量降至原标电池容量的70％的循环次数；2)“电池充电接受能力”按照GB/T22199-2010标准测试。
表1实验结果显示：加入实施例1～3的添加剂电池的充电接受能力和循环寿命均具有明显的改善，相比于中国专利授权公告号：CN 104064816 B提出的添加剂，实施例1～3得到的添加剂使用量少、对铅酸蓄电池的电池充电接受能力和循环寿命的改善效果好、操作简单，表明本发明提出的添加剂能够有效改善电池充电接受能力、延长电池的循环寿命，且使用条件温和、使用量少。
实施例4～13是在壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的总质量相同的条件下，将实施2中壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比按照表2的比例进行替换，其他条件同实施例2所得到的添加剂。
将实施例4～13得到的添加剂用于12V12Ah的铅酸蓄电池中，并对铅酸蓄电池的性能进行检测，且使用的铅酸蓄电池与实施例2测试使用的铅酸蓄电池批次相同，测试结果见表2。
表2：
| A：B | 循环寿命 | |
| 实施例4 | 8：1 | 678 |
| 实施例5 | 4：1 | 742 |
| 实施例6 | 2：1 | 826 |
| 实施例7 | 1：1 | 1263 |
| 实施例8 | 1：2 | 1359 |
| 实施例9 | 1：4 | 1341 |
| 实施例10 | 1：6 | 987 |
| 实施例11 | 1：8 | 895 |
| 实施例12 | 不加A | 584 |
| 实施例13 | 不加B | 517 |
表2中，1)“A：B”是指壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比；2)“循环寿命”是指按照100％DOD深度放电，并采用常规用户充电器充电，当铅酸蓄电池的电池容量降至原标电池容量的70％的循环次数。
表2实验结果显示，单独加入壳寡糖硬脂酸并不能改善电池的循环寿命，而单独加入硫酸鱼精蛋白对电池的循环寿命具有一定的额改善，但效果不明显，当同时加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白后电池的循环寿命较单独加入壳寡糖硬脂酸或硫酸鱼精蛋白有所提高，在壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为8:1～1:3之间呈现增长趋势，壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比超过1:3后呈现降低的趋势，且壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比在1:1～1:4之间电池的循环寿命值均高于中国专利授权公告号：CN 104064816B制备的添加剂，尤其是壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为1:3时电池的循环寿命达到最大值1612次，表明本发明提出的添加剂中壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白具有协同提高电池使用寿命的功效，且壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为1:1～4之间时电池循环寿命提高显著，且壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为1:3时效果最好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8～12份、硫酸鱼精蛋白12～36份、硝酸1～3份、硅酸钠1～3份、乙炔黑2～6份、聚乙烯吡咯烷酮0.2～0.6份、巯基乙胺盐酸盐0.3～0.6份，两性离子表面活性剂0.5～1.5份，水100～120份。
2.根据权利要求1所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，其特征在于，所述壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白的质量比为1：1～4。
3.根据权利要求1或2所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，其特征在于，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸8～12份、硫酸鱼精蛋白15～30份、硝酸1～3份、硅酸钠1～3份、乙炔黑3～5份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～0.5份、巯基乙胺盐酸盐0.4～0.6份，两性离子表面活性剂0.8～1.2份，水105～115份。
4.根据权利要求1或2所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，其特征在于，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂包括以下重量份的原料：壳寡糖硬脂酸10份、硫酸鱼精蛋白20份、硝酸2份、硅酸钠2份、乙炔黑4份、聚乙烯吡咯烷酮0.4份、巯基乙胺盐酸盐0.5份，两性离子表面活性剂1份，水110份。
5.根据权利要求1或2所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂，其特征在于，所述两性离子表面活性剂为十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将两性离子表面活性剂和巯基乙胺盐酸盐溶解于水中，得混合物A，然后将混合物A转移至超声仪中，在超声的条件下依次加入硝酸、硅酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和乙炔黑，待乙炔黑分散均匀即得混合物B，然后停止超声，于100～200r/min的搅拌速度下加入壳寡糖硬脂酸和硫酸鱼精蛋白，混合均匀即得条件温和的铅酸蓄电池用添加剂。
7.根据权利要求6所述的一种条件温和的铅酸蓄电池用添加剂的应用，其特征在于，所述条件温和的铅酸蓄电池用添加剂直接加入到铅酸蓄电池电解液中，搅拌均匀即可，所述添加剂的用量为铅酸蓄电池电解液质量的1％。
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