CN108581272B - 一种铅酸蓄电池用助焊剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于蓄电池技术领域，尤其是一种铅酸蓄电池用助焊剂及其制备方法，解决了现有技术助焊剂对隔板的破坏作用极大，对被焊母材、焊料及铸焊模具腐蚀严重，对环境对人体的伤害较大，以及焊后残留物影响铅酸蓄电池性能的问题，所述铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下原料：N‑丁基‑N‑甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯、木质素磺酸钠、硼砂、氯化钾、凡士林、N‑甲基吡咯烷酮、褐藻酸钠、乙醇、异丙醇、去离子水。本发明提出的助焊剂安全环保，不仅可以使汇流排与极耳连接更加牢固、美观，还能够有效的保护被焊母材及铸焊模具，延长电池的循环寿命，其制备方法，操作简单，条件温和，易于工业化生产，值得推广。

Description

一种铅酸蓄电池用助焊剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池用助焊剂及制备方法。

背景技术

在蓄电池中，铅酸蓄电池有技术成熟、价格便宜、充放电性能良好、使用安全等优点，并且作为最主要的稳定电源和直流电源，被广泛应用于航空、铁路、汽车、船舶、通讯、金融、国防等各个行业中，已成为社会生产和人类生活中不可缺少的能源产品。

铅酸蓄电池是以极群为单位组装成的，极群由多个正、负极板及隔板组成，每个极群中，同极极耳通过与汇流排铸焊组成正极汇流排和负极汇流排。铸焊过程中，必须使用助焊剂。助焊剂是铅酸蓄电池生产过程中需要的辅助材料之一，其可以使汇流排与极耳连接更加牢固、美观；同时还能溶解被焊母材表面的氧化膜，防止被焊母材表面的再氧化，好的助焊剂还具有降低熔融焊料表面张力，保护被焊母材，延长电池循环寿命等性能。现有技术中，铅酸蓄电池企业广泛使用的助焊剂多分成两大类：一类主要由无机酸，比如硫酸、亚磷酸、偏磷酸或磷酸等成分组成，这类助焊剂焊在铸焊过程中，对隔板的破坏作用极大，对被焊母材、焊料及铸焊模具腐蚀严重，此外对环境对人体的伤害也比较大；另一类则主要由松香、树脂、含卤化物的活性剂、添加剂和有机溶剂等成分组成，这类助焊剂焊接后残留物高，其残留物含有卤素离子，会逐步引起电气绝缘性能下降和短路等问题，从而影响铅酸蓄电池性能。如中国专利号CN104139252A公开了一种铅酸蓄电池助焊剂，由以下重量百分数的物质组成：45-55％的亚磷酸、0.5-1.5％的表面活性剂、0.1-0.2％的助溶剂、1.5-2.5％的醇类、0.01-0.02‰的染色剂、0.1-0.5％的添加剂、余量为溶剂，其中，所述醇类为乙醇、乙二醇、丙醇或丙二醇中的任意一种。其配方中主要成分为亚磷酸，亚磷酸的使用虽在一定程度上能增强去除氧化膜的能力，但其具有强腐蚀性，且对人体健康和环境危害性较大。基于上述陈述，本发明提出了一种铅酸蓄电池用助焊剂及制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中助焊剂对隔板的破坏作用极大，对被焊母材、焊料及铸焊模具腐蚀严重，对环境对人体的伤害较大，以及焊后残留物影响铅酸蓄电池性能的问题，而提出的一种铅酸蓄电池用助焊剂。

一种铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯0.5～1.5份、木质素磺酸钠1～4.5份、硼砂2～7份、氯化钾0.2～0.5份、凡士林1～3份、N-甲基吡咯烷酮1.5～3.5份、褐藻酸钠0.8～1.4份、乙醇6～15份、异丙醇3～5份、去离子水24～50份。

优选的，所述铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯0.8～1.2份、木质素磺酸钠1.6～3.6份、硼砂3～5份、氯化钾0.3～0.4份、凡士林1.5～2.5份、N-甲基吡咯烷酮2～3份、褐藻酸钠1～1.2份、乙醇7～13.5份、异丙醇3.5～4.5份、去离子水28～45份。

优选的，所述铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯1份、木质素磺酸钠3份、硼砂4份、氯化钾0.35份、凡士林2份、N-甲基吡咯烷酮2.5份、褐藻酸钠1.1份、乙醇10份、异丙醇4份、去离子水35份。

优选的，所述N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠的质量比为1:2～3。

优选的，所述乙醇、异丙醇和去离子水的质量比为2～3:1:8～10，且乙醇、异丙醇的纯度均大于98.5％。

本发明还提出了一种铅酸蓄电池用助焊剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的硼砂、氯化钾、N-甲基吡咯烷酮和褐藻酸钠共同加入到所述比重的去离子水中，振荡至完全溶解得溶液A；

S2、将所述比重的凡士林加热至72～85℃，加热溶解后保温加入所述比重的乙醇和异丙醇，以700～1000r/min的转速，搅拌混合均匀得溶液B；

S3、将步骤S1中所得的溶液A和步骤S2中所得的溶液B共同加入到超声仪中，加入所述比重的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠，在48～62℃的温度下，超声溶解至均匀即得。

本发明提出的一种铅酸蓄电池用助焊剂，具有以下有益效果：

本发明配方科学、配比严谨，配方中选用的原料绿色环保，所得铅酸蓄电池用助焊剂解决了现有技术中铅酸蓄电池用助焊剂对环境对人体的伤害较大的弊端；本发明采用绿色环保的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯复配木质素磺酸钠做助焊剂活性剂，其能有效降低水的表面张力，溶解被焊母材表面的氧化膜，防止被焊母材表面的再氧化，同时N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯具有低的表面张力、高的表面活性和高的析氢过电位，具有良好的抑制析氢的作用，其进入铅酸蓄电池内部还能够有效的提高铅酸蓄电池的循环寿命；木质素磺酸钠良好的分散性和缓蚀防锈性，能够有效的保护被焊母材，润滑铸焊模具，避免被焊母材和铸焊模具的腐蚀，延长其使用寿；木质素磺酸钠的使用减少了传统助焊剂中缓蚀剂的使用，有效的降低了成本；配方中选用的硼砂和氯化钾相互作用，能够起到良好的清除被焊母材表面的氧化膜，净化被焊母材的作用；N-甲基吡咯烷酮具有良好的清洗性，避免了助焊剂使用后的残留，从而达到焊后免洗的效果；本发明还提出了一种铅酸蓄电池用助焊剂的制备方法，其操作简单，条件温和，易于工业化生产，所得助焊剂安全环保，不仅可以使汇流排与极耳连接更加牢固、美观，还能够有效的保护被焊母材及铸焊模具，延长电池的循环寿命，值得推广。

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。

实施例一

本发明提出的一种铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯0.5份、木质素磺酸钠1份、硼砂2份、氯化钾0.2份、凡士林1份、N-甲基吡咯烷酮1.5份、褐藻酸钠0.8份、乙醇6份、异丙醇3份、去离子水24份；其中乙醇和异丙醇的纯度均为99％。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的硼砂、氯化钾、N-甲基吡咯烷酮和褐藻酸钠共同加入到所述比重的去离子水中，振荡至完全溶解得溶液A；

S2、将所述比重的凡士林加热至72℃，加热溶解后保温加入所述比重的乙醇和异丙醇，以700r/min的转速，搅拌混合均匀得溶液B；

S3、将步骤S1中所得的溶液A和步骤S2中所得的溶液B共同加入到超声仪中，加入所述比重的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠，在48℃的温度下，超声溶解至均匀即得。

实施例二

本发明提出的一种铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯1份、木质素磺酸钠3份、硼砂4份、氯化钾0.4份、凡士林2份、N-甲基吡咯烷酮2.5份、褐藻酸钠1份、乙醇10份、异丙醇4份、去离子水36份；其中乙醇、异丙醇的纯度均为99.5％。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的硼砂、氯化钾、N-甲基吡咯烷酮和褐藻酸钠共同加入到所述比重的去离子水中，振荡至完全溶解得溶液A；

S2、将所述比重的凡士林加热至78℃，加热溶解后保温加入所述比重的乙醇和异丙醇，以850r/min的转速，搅拌混合均匀得溶液B；

S3、将步骤S1中所得的溶液A和步骤S2中所得的溶液B共同加入到超声仪中，加入所述比重的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠，在55℃的温度下，超声溶解至均匀即得。

实施例三

本发明提出的一种铅酸蓄电池用助焊剂，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯1.5份、木质素磺酸钠4.5份、硼砂7份、氯化钾0.5份、凡士林3份、N-甲基吡咯烷酮3.5份、褐藻酸钠1.4份、乙醇15份、异丙醇5份、去离子水50份；其中乙醇、异丙醇的纯度均为99％。

其制备方法，包括以下步骤：

S1、将所述比重的硼砂、氯化钾、N-甲基吡咯烷酮和褐藻酸钠共同加入到所述比重的去离子水中，振荡至完全溶解得溶液A；

S2、将所述比重的凡士林加热至85℃，加热溶解后保温加入所述比重的乙醇和异丙醇，以1000r/min的转速，搅拌混合均匀得溶液B；

S3、将步骤S1中所得的溶液A和步骤S2中所得的溶液B共同加入到超声仪中，加入所述比重的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠，在62℃的温度下，超声溶解至均匀即得。

对比例一：为中国专利号CN104139252A公开的铅酸蓄电池助焊剂。

分别采用实施例一～三中制备的铅酸蓄电池助焊剂和对比例一的铅酸蓄电池助焊剂，在铸焊机上对三种不同电池型号(A、B、C三种型号)各300个极群进行铸焊，仔细观察铸焊极群的焊接质量，并统计铸焊不良极群的数量及被焊母材的腐蚀情况，得出如下结果：

表1：

	实施例一	实施例二	实施例三	对比例一
					焊接不良率％	0.10	0.093	0.097	1.85
腐蚀率％	0.62	0.45	0.54	5.8

将上述实施例一～三中制备的铅酸蓄电池助焊剂与对比例一的助焊剂分别制成12V20Ah的铅酸蓄电池，并对其性能进行测试，得出如下结果：

表2：

	实施例一	实施例二	实施例三	对比例一
					充电接受能力	3.98	4.12	4.05	3.5
循环寿命(次)	4285	4465	4308	3981

注：充电接受能力按GB/T22199-2010标准测试

由表1和表2可知：本发明实施例一～三中制备的铅酸蓄电池用助焊剂的焊接不良率和腐蚀率均远远低于对比例一，而其充电接受能力和循环寿命又远超于对比例一。

按上述实施例一所述步骤，在原料总重量份不变及其他各原料用量不变的情况下，分别制备单独添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯的铅酸蓄电池用助焊剂；单独添加木质素磺酸钠的铅酸蓄电池用助焊剂；以及共同添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠的铅酸蓄电池用助焊剂；然后分别测试上述铅酸蓄电池助焊剂的性能，并测试其制成的12V20Ah的铅酸蓄电池的性能，得出如下结果：

表3：

注：A表示N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯；B表示木质素磺酸钠；

充电接受能力按GB/T22199-2010标准测试。

由表3可知：在用量相同的情况下，复配添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠制备的铅酸蓄电池用助焊剂，其焊接不良率和腐蚀率均远远低于单独添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯或木质素磺酸钠制备的铅酸蓄电池用助焊剂，而复配添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠制备的铅酸蓄电池用助焊剂，其充电接受能力和循环寿命又远超于单独添加N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯或木质素磺酸钠制备的铅酸蓄电池用助焊剂；且N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠的复配质量比为1:2.5时，所制备的铅酸蓄电池用助焊剂的综合性能最佳。

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 (6)

1.一种铅酸蓄电池用助焊剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯0.5～1.5份、木质素磺酸钠1～4.5份、硼砂2～7份、氯化钾0.2～0.5份、凡士林1～3份、N-甲基吡咯烷酮1.5～3.5份、褐藻酸钠0.8～1.4份、乙醇6～15份、异丙醇3～5份、去离子水24～50份。

2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用助焊剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯0.8～1.2份、木质素磺酸钠1.6～3.6份、硼砂3～5份、氯化钾0.3～0.4份、凡士林1.5～2.5份、N-甲基吡咯烷酮2～3份、褐藻酸钠1～1.2份、乙醇7～13.5份、异丙醇3.5～4.5份、去离子水28～45份。

3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用助焊剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯1份、木质素磺酸钠3份、硼砂4份、氯化钾0.35份、凡士林2份、N-甲基吡咯烷酮2.5份、褐藻酸钠1.1份、乙醇10份、异丙醇4份、去离子水35份。

4.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用助焊剂，其特征在于，所述N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠的质量比为1:2～3。

5.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池用助焊剂，其特征在于，所述乙醇、异丙醇和去离子水的质量比为2～3:1:8～10，且乙醇、异丙醇的纯度均大于98.5％。

6.根据权利要求1-5任一项所述的铅酸蓄电池用助焊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述比重的硼砂、氯化钾、N-甲基吡咯烷酮和褐藻酸钠共同加入到所述比重的去离子水中，振荡至完全溶解得溶液A；

S2、将所述比重的凡士林加热至72～85℃，加热溶解后保温加入所述比重的乙醇和异丙醇，以700～1000r/min的转速，搅拌混合均匀得溶液B；

S3、将步骤S1中所得的溶液A和步骤S2中所得的溶液B共同加入到超声仪中，加入所述比重的N-丁基-N-甲基吡咯烷十二烷基硫酸酯和木质素磺酸钠，在48～62℃的温度下，超声溶解至均匀即得。