CN110649330B - 一种免维护铅酸蓄电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免维护铅酸蓄电池及制备方法，所述免维护铅酸蓄电池由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.034～0.048：0.028～0.044：8～10：8～10的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下原料：电解液原液、硬脂酰乳酸钠、超微细二氧化钛、腐殖酸钠、木质素、硫酸钠。本发明提出的免维护铅酸蓄电池，维修频率低、人力物力消耗少、自放电少、使用寿命长，且制备过程简单，易于工业化生产。

Description

一种免维护铅酸蓄电池及制备方法
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种免维护铅酸蓄电池及制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池因具有良好的可逆性、平稳的电压特性、可以进行大电流的放电、生产成本低廉、适用范围广等优点被广泛应用于交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等领域，是社会生产经营活动和人类生活中较为重要的产品之一。目前常见的形式有开口式铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池两类，前者的日常维护难度大、人力物力消耗多、自放电率高、充电后存储期短、体积较大不美观，所以前者已逐渐被免维护式铅酸蓄电池所取代。但目前免维护铅酸蓄电池的工艺不够成熟，大部分免维护铅酸蓄电池的使用寿命较短。基于现有技术中存在的不足，本发明提出了一种免维护铅酸蓄电池及制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有开口式铅酸蓄电池的维护频率高，人力物力消耗多、自放电严重、存储期短、体积大不美观，以及免维护铅酸蓄电池使用寿命短的问题，而提出的一种免维护铅酸蓄电池及制备方法。
一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.034～0.048：0.028～0.044：8～10：8～10的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液90～100份、硬脂酰乳酸钠0.03～0.06份、超微细二氧化钛2.5～3.5份、腐殖酸钠0.5～0.9份、木质素0.3～0.8份、硫酸钠0.1～0.3份。
优选的，所述稀硫酸在25℃下的密度为1.3～1.5g/cm3。
优选的，所述负极铅由质量比为100：0.042：0.034：9：9的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成。
优选的，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份。
优选的，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液。
本发明还提出了一种免维护铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.034～0.048：0.028～0.044、8～10：8～10分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于40～45℃搅拌混合10～20min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合10～15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液90～100份、硬脂酰乳酸钠0.03～0.06份、超微细二氧化钛2.5～3.5份、腐殖酸钠0.5～0.9份、木质素0.3～0.8份、硫酸钠0.1～0.3份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至50～55℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板与步骤S1得到的负极板进行化成、组装和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
优选的，步骤S1中，每片所述负极板栅上的负极铅膏涂覆量为125g。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提出的免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，制备过程简单、成本较低，得到的免维护铅酸蓄电池的寿命长体积小，真正达到免维护的目的。
2、本发明提出的免维护铅酸蓄电池中使用的负极板为特殊制备，通过配比合理的原料制备成负极铅膏，负极铅膏再在负极板栅上固化、干燥即得到性能优异的免维护铅酸蓄电池的负极板，通过负极板和正极板的配合以达到显著提高铅酸蓄电池容量的目的。
3、本发明提出的免维护铅酸蓄电池中使用的功能电解液由电解液原液、硬脂酰乳酸钠、超微细二氧化钛、腐殖酸钠、木质素、硫酸钠组成，在除超微细二氧化钛外，其他原料混合均匀后，在超声条件下加入超微细二氧化钛即得功能电解液；制备得到的功能电解液可以辅助正极板和负极板，延长铅酸蓄电池的使用寿命，且功能电解液中的硬脂酰乳酸钠、超微细二氧化钛和木质素复合使用可以提高电解液原液的使用寿命，进而提高铅酸蓄电池的使用寿命，同时还可以协助硫酸钠有效避免硫酸铅结晶析出的现象发生。
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
本发明提出的一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.034：0.044：8：8的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液90份、硬脂酰乳酸钠0.06份、超微细二氧化钛2.5份、腐殖酸钠0.5份、木质素0.8份、硫酸钠0.3份，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液；所述稀硫酸在25℃下的密度为1.5g/cm3；
所述免维护铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.034：0.044：8：8分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于45℃搅拌混合10min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合10min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏按照涂覆量为125g涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液90份、硬脂酰乳酸钠0.06份、超微细二氧化钛2.5份、腐殖酸钠0.5份、木质素0.8份、硫酸钠0.3份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至55℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板、步骤S1得到的负极板、隔板、功能电解液配组，然后进行化成、检测和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
实施例2
本发明提出的一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.042：0.034：9：9的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液；所述稀硫酸在25℃下的密度为1.4g/cm3；
所述免维护铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.042：0.034：9：9分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于40℃搅拌混合15min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏按照涂覆量为125g涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至55℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板、步骤S1得到的负极板、隔板、功能电解液配组，然后进行化成、检测和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
实施例3
本发明提出的一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.048：0.028：10：10的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液100份、硬脂酰乳酸钠0.03份、超微细二氧化钛3.5份、腐殖酸钠0.9份、木质素0.3份、硫酸钠0.1份，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液；所述稀硫酸在25℃下的密度为1.3g/cm3；
所述免维护铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.048：0.028：10：10分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于40℃搅拌混合20min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏按照涂覆量为125g涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液100份、硬脂酰乳酸钠0.03份、超微细二氧化钛3.5份、腐殖酸钠0.9份、木质素0.3份、硫酸钠0.1份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至50℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板、步骤S1得到的负极板、隔板、功能电解液配组，然后进行化成、检测和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
对比例1
本发明提出的一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：9：9的铅粉、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液；所述稀硫酸在25℃下的密度为1.4g/cm；
所述免维护铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：9：9分别称取铅粉、去离子水和稀硫酸，备用；将铅粉和去离子水加入到膏机内，混合15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏按照涂覆量为125g涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至55℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板与步骤S1得到的负极板进行化成、组装和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
对比例2
本发明提出的一种免维护铅酸蓄电池，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.042：0.034：9：9的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液95份、腐殖酸钠0.7份、硫酸钠0.2份，所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液；所述稀硫酸在25℃下的密度为1.4g/cm3；
所述免维护铅酸蓄电池的制备方法，包括以下步骤：
S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.042：0.034：9：9分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于40℃搅拌混合15min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏按照涂覆量为125g涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液95份、腐殖酸钠0.7份、硫酸钠0.2份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入腐殖酸钠，继续混合至均匀，升温至55℃，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板与步骤S1得到的负极板进行化成、组装和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池。
用上述实施例1～3、对比例1和对比例2得到的负极板与相同常规正极板进行化成、并按照现有技术中铅酸蓄电池95D31组装和包封，按照JISD5301-2006标准对上述蓄电池在满充电的情况下，分别以9.6A和20A的电流进行放电，直到终止电压为10.5V，测得铅酸蓄电池的5h率容量和重负荷寿命，结果见下表。
Figure GDA0002859829720000091
试验结果显示，实施例1～3的重负荷寿命和5h率容量要远优于对比例、现行铅酸蓄电池和95D31标准，试验结果表明本发明提出的铅酸蓄电池中使用的功能电解液和负极铅膏可以显著提高铅酸蓄电池的重负荷寿命，进一步提高铅酸蓄电池的免维护能力，延长产品的使用寿命。
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 (5)

1.一种免维护铅酸蓄电池，其特征在于，由正极板、负极板、隔板、蓄电池壳体和功能电解液组合而成，所述负极板由负极铅膏和负极板栅制作而成；所述负极铅膏由质量比为100：0.034～0.048：0.028～0.044：8～10：8～10的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液90～100份、硬脂酰乳酸钠0.03～0.06份、超微细二氧化钛2.5～3.5份、腐殖酸钠0.5～0.9份、木质素0.3～0.8份、硫酸钠0.1～0.3份；
所述稀硫酸在25℃下的3密度为1.3～1.5g/cm；
所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液。
2.根据权利要求1所述的一种免维护铅酸蓄电池，其特征在于，所述负极铅膏由质量比为100：0.042：0.034：9：9的铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种免维护铅酸蓄电池，其特征在于，所述功能电解液包括以下重量份的原料：电解液原液95份、硬脂酰乳酸钠0.04份、超微细二氧化钛3份、腐殖酸钠0.7份、木质素0.5份、硫酸钠0.2份。
4.一种免维护铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、负极板的制备：按照质量比为100：0.034～0.048：0.028～0.044、8～10：8～10分别称取铅粉、乙酰甲壳素、硅酸铝镁、去离子水和稀硫酸，备用；将乙酰甲壳素和硅酸铝镁研磨均匀，再加入适量的无水乙醇，于40～45℃搅拌混合10～20min，减压浓缩回收乙醇，降至室温即得铅膏辅料，将铅膏辅料、铅粉和去离子水加入到膏机内，混合10～15min，即得湿料，再将稀硫酸加入到膏机内搅拌均匀即得负极铅膏，再将负极铅膏涂覆在负极板栅上，经固化、干燥，即得负极板；
S2、功能电解液的制备：按照重量份计，分别称取电解液原液90～100份、硬脂酰乳酸钠0.03～0.06份、超微细二氧化钛2.5～3.5份、腐殖酸钠0.5～0.9份、木质素0.3～0.8份、硫酸钠0.1～0.3份，然后将硫酸钠加入到电解液原液中，混合均匀后再加入硬脂酰乳酸钠、腐殖酸钠和木质素，继续混合至均匀，升温至50～55℃，加入超微细二氧化钛，超声分散30min，自然冷却至室温即得功能电解液；
S3、组装：将正极板与步骤S1得到的负极板进行化成、组装和包封工序，即得免维护铅酸蓄电池；
所述稀硫酸在25℃下的3密度为1.3～1.5g/cm；
所述电解液原液由浓硫酸和蒸馏水配制成硫酸密度为1.28g/cm3的溶液。
5.根据权利要求4所述的一种免维护铅酸蓄电池的制备方法，其特征在于，步骤S1中，每片所述负极板栅上的负极铅膏涂覆量为125g。
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