CN111029664B - 一种铅蓄电池再生液及其制备方法与再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铅蓄电池再生液及其制备方法与再生方法，再生液，由以下组分组成：亚锡源1‑4％，碳源0.8‑1.2％，有机聚合物活性剂0.4‑0.6％，水玻璃10‑15％，硫酸0.4‑0.6％，硫酸钠1.5‑2.5％，无机矿粉0.3‑0.7％，余量为水，％为质量百分数。该种再生液能够有效地恢复电池的电容量，去除析出的硫酸铅结晶，并且提高电池的抗腐蚀性。

Description

一种铅蓄电池再生液及其制备方法与再生方法

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅蓄电池再生液及其制备方法与再生方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

铅蓄电池是一种在1859年发明的酸性蓄电池，与目前的石油能源相比更加便于携带，价格低廉，再生率高，浮充寿命长，使用安全，污染物排放少而被广泛使用，一般服务于常规电器设备和特殊工况下的安全机械设备。在发生极端工况时，蓄电池可以紧急提供短时大电流供电，为安全生产带来保障。同时也是电动汽车的核心部件。然而对于铅蓄电池来说，不仅供能效率和能量密度是急需提升的方面，再生手段也是发展铅蓄电池的基本着眼点。铅蓄电池的制备过程包括在铅粉中加入添加剂，然后将水和酸做成膏体，在生产线上进行涂膏和淋酸，最后进行烘干。其主要结构包括正负极板、隔板、接线、电池槽、密封胶和安全阀。其中，正极板一般为二氧化铅，负极板为海绵状铅，电解液为硫酸溶液。铅蓄电池的反应过程为氧化铅与硫酸可逆生成硫酸铅，因此，整个电池长期处于强氧化状态中，其寿命只有10～12年，超过了使用年限，逆反应将变得困难而进入不可逆盐化阶段。不可逆盐化阶段有两种表现形式，一种是铅柱盐化形成体积更大的硫酸铅，使其膨胀脱出电池之外，腐蚀电池外表，降低电池机械强度；一种是铅板盐化，堵塞反应通道，降低反应效率，使得电池内的电阻增加，降低电池的寿命和储电量。造成了不必要的经济损失和资源浪费。此外，还有正负极板腐蚀变形，活化物质脱落软化，容量损失，热失效以及隔膜破裂等其他失效模式，因此必须对蓄电池进行再生。

目前对于蓄电池的再生修复有如下几种手段：将电池完全充满电再进行放电的全充全放修复法；重复大电流充电至过充状态再稍微放电的浅循环大电流充电法，替换电池中溶液的加液法，用大电流击穿结晶颗粒的脉冲修复法。其中涉及到电流的再生手法容易对电池内在结构造成不可修复的损伤，容易造成电极软化和电池失水等问题，同时无法从本质上修复电池，修复效率也不高，因此加液法是目前最为常用的再生修复手段。有的铅酸蓄电池再生液浓缩液的制作方法，是通过加入氮化硅粉体，聚乙二醇、硫酸钠、碳酸钠、纳米碳和高岭土等在铅蓄电池上形成保护膜，减少结晶。但是发明人发现，该种再生液稳定性较差，对于硫酸铅的解离能力不足，不能达到很好的再生效果。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种铅蓄电池再生液及其制备方法与再生方法，该种再生液能够有效地恢复电池的电容量，放电时间可以达到10h左右，亚锡源可以去除析出的硫酸铅结晶，并且提高电池的抗腐蚀性。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种铅蓄电池再生液，由以下组分组成：亚锡源1-4％，碳源0.8-1.2％，有机聚合物活性剂0.4-0.6％，水玻璃10-15％，硫酸0.4-0.6％，硫酸钠1.5-2.5％，无机矿粉0.3-0.7％，余量为水，％为质量百分数。

再生液中，各个组分的作用分别为：

亚锡源：与硫酸铅形成络合物，促进硫酸铅的溶解，并有利于恢复为离子状态。

碳源：通过碳源的加入，可以提高电解液的导电性。

有机聚合物活性剂：用于各个组分的聚合和均匀分布。

水玻璃：将电解液制成类凝胶质地，起到粘结作用。

硫酸：电解液反应原料硫酸根的来源。

硫酸钠：电解液反应原料硫酸根的来源。

无机矿粉：增加电解液强度，起到固定作用。

通过草酸亚锡与已经失活硫酸铅进行络合，促进硫酸铅再次解离为铅离子和硫酸根离子。可以提高电池的使用寿命。水玻璃的加入可以增加再生液的粘度，形成稳定凝聚的体系，提高再生液的稳定性。

在一些实施例中，所述铅蓄电池再生液，由以下组分组成：亚锡源1-4％，碳源1％，有机聚合物活性剂0.5％，水玻璃10-15％，硫酸0.5％，硫酸钠2％，无机矿粉0.5％，余量为水，％为质量百分数。

在一些实施例中，所述亚锡源选自草酸亚锡、硫酸亚锡和磷酸亚锡中的一种或多种。

在一些实施例中，所述碳源选自乙炔黑、碳纳米管、炭黑和导电炭黑中的一种或多种。

在一些实施例中，所述有机聚合物活性剂选自聚乙二醇、聚乙烯比咯烷酮、淀粉、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种。

在一些实施例中，所述无机矿粉选自硅藻土、高岭土、凹凸棒和硅铝分子筛中的一种或多种。

所述铅蓄电池再生液的制备方法，包括如下步骤：

按比例将各个组分混合后，搅拌设定时间，然后进行水热反应，即得再生液。

在一些实施例中，搅拌的时间为0.5-5h，搅拌速度为300-900rpm。长时间的搅拌可以促进电解液中物质的融合，可以提高电解液的均一性。

在一些实施例中，水热反应的温度为80-200℃，水热反应的时间为0.5-4h。在水热反应的高温高压条件下，有机聚合物活性剂保护原料充分融合。

利用上述铅蓄电池再生液对铅蓄电池进行再生的方法，包括如下步骤：

向废旧铅蓄电池中注入再生液，加入后震荡，以排除空气，将铅蓄电池在20-30℃静置、再生。

在一些实施例中，每个废旧铅蓄电池中注入的再生液的体积为150-200ml。

在一些实施例中，向废旧铅蓄电池中注入再生液后，再生液高出极板0.8-1.2cm。使得电解液完全没过极板，减少极板在空气中腐蚀。增大电解液的容量。过高容易溢出容器。

在一些实施例中，所述再生液分次注入废旧铅蓄电池中，每次注入后，均进行震荡，排除空气。分次注入有助于排空气泡。

在一些实施例中，将铅蓄电池进行静置的时间为8-12h。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的再生液成本低、实用性高、绿色环保。

(2)本发明的再生液有效降低电阻，延长搁置时间，提高电池性能。

(3)本发明的再生液有较低的析氢过电位，在任何温度下都有较高的电流值，较久的放电时间和循环寿命。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1：

铅蓄电池再生液，由以下组分组成：草酸亚锡1％，乙炔黑1％，聚乙烯吡咯烷酮(100MW)0.5％，水玻璃12％，硫酸0.5％，硫酸钠2％，凹凸棒0.5％，其余为水，％为质量百分数，共80mL。将所有原料加入100mL水热釜中，搅拌0.5h后，在烘箱中加热至100℃，保持4h，在空气中冷却。得到浓缩再生液。

在市场上回收10个相同厂家想同型号的废旧蓄电池，测试其放电数据均不为达标，将废旧蓄电池分为低温组和高温组。检查废旧电池的包装没有泄露，外皮没有腐蚀，没有巨大裂口，确定可以用再生液进行再生。将浓缩再生液稀释一百倍，向废旧电池中分三次共注入180mL再生液，每次加入后轻轻震荡，排除空气，注入液以高出极板1cm为最佳，将电池在25℃下静置10个小时。

实施例2～5：

实施例2～5与实施例1的方法类似，但是草酸亚锡与水玻璃的含量以及碳源不同，反应温度与时间不同，具体的反应成分见表1。

表1实施例2～5的含量与反应温度

效果实例1：利用三电极体系，其中参比电极为汞/硫酸汞饱和溶液，对电极为铂，在10℃和25℃下进行线性电位扫描测试。以恒定的速度提高或降低电压，得到电流随之变化的曲线。通过电流变化曲线可以得到电流的变化速率，变化程度和过电位。

效果实例2：在10℃和25℃下进行不同温度下充电接受能力测试。填充再生液之后，在15V恒电压下进行充电，15min后，记录充电电流值I。

效果实例3：在10℃和25℃下进行不同温度下电容量测试。填充再生液之后，放置至终止电压为10V，以10A的电流进行放电，记录放电时间为T。

效果实例4：循环寿命测试，以10A的稳定电流持续放电2h，然后用15V进行充电4小时，在10℃和25℃下循环多次，当开路电压低于10V时则认为测试结束，循环次数即为N。

表2为各实施例在不同效果实例中的测试效果

表2各实施例的测试效果

由表2可以看出本发明的再生液有较低的析氢过电位，在任何温度下都有较高的电流值，较久的放电时间和循环寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铅蓄电池再生液，其特征在于：由以下组分组成：亚锡源1-4％，碳源0.8-1.2％，有机聚合物活性剂0.4-0.6％，水玻璃10-15％，硫酸0.4-0.6％，硫酸钠1.5-2.5％，无机矿粉0.3-0.7％，余量为水，％为质量百分数；

所述亚锡源选自草酸亚锡、硫酸亚锡和磷酸亚锡中的一种或多种；

或，所述碳源选自乙炔黑、碳纳米管、炭黑和导电炭黑中的一种或多种；

或，所述有机聚合物活性剂选自聚乙二醇、聚乙烯比咯烷酮、淀粉、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或多种；

或，所述无机矿粉选自硅藻土、高岭土、凹凸棒和硅铝分子筛中的一种或多种；

所述铅蓄电池再生液的制备方法，包括如下步骤：

按比例将各个组分混合后，搅拌设定时间，然后进行水热反应，即得再生液；

水热反应的温度为80-200℃，水热反应的时间为0.5-4h。

2.根据权利要求1所述的铅蓄电池再生液，其特征在于：由以下组分组成：亚锡源1-4％，碳源1％，有机聚合物活性剂0.5％，水玻璃10-15％，硫酸0.5％，硫酸钠2％，无机矿粉0.5％，余量为水，％为质量百分数。

3.根据权利要求1所述的铅蓄电池再生液，其特征在于：搅拌的时间为0.5-5h，搅拌速度为300-900rpm。

4.利用权利要求1-3任一项所述铅蓄电池再生液对铅蓄电池进行再生的方法，其特征在于：包括如下步骤：

向废旧铅蓄电池中注入再生液，加入后震荡，以排除空气，将铅蓄电池在20-30℃静置、再生。

5.根据权利要求4所述对铅蓄电池进行再生的方法，其特征在于：向废旧铅蓄电池中注入再生液后，再生液高出极板0.8-1.2cm。

6.根据权利要求4所述对铅蓄电池进行再生的方法，其特征在于：所述再生液分次注入废旧铅蓄电池中，每次注入后，均进行震荡，排除空气。

7.根据权利要求4所述对铅蓄电池进行再生的方法，其特征在于：将铅蓄电池进行静置的时间为8-12h。