CN111048848B - 一种铅酸蓄电池活化液剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种铅酸蓄电池活化液剂，所述活化液剂的成分包括：碳酸钾、聚天冬氨酸钾、硫酸亚锡、聚乙烯醇、磷酸二氢钾、硫酸钠、碳酸钠和去离子水；一种铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，所述方法包括：将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠份分别加入到80～110份去离子水中，搅拌20min以上至固体完全溶解，得到混合物A；在加热、搅拌的状态下将聚乙烯醇加入100～120份去离子水中，将温度保持在80～95℃，并不断搅拌到液体温度降至室温，得到混合物B；将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂。本发明的铅酸蓄电池活化液剂具有活化时间短、活化效率高的优点；本发明的活化液剂及其制备方法简单易行，过程无毒副作用，安全环保。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池修复再利用技术领域，特别涉及一种铅酸蓄电池活化液剂及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池因其价格低廉、电压稳定、使用温度范围广、可以承载大电流放电等优点，被广泛应用在通信、电力、储能、汽车、金融、航天、轨道交通以及电视信号传输等行业。而随着电动自行车行业的快速发展，铅酸蓄电池在被大量使用的同时，蓄电池的失效报废问题也成为各地政府、企业以及用户关注的焦点；由国家环保总局会同各部委联合发布的《废蓄电池污染防治技术政策》中提到“鼓励开展废蓄电池资源再生的科学技术研究，开发经济、高效的废蓄电池资源再生工艺，提高废蓄电池的再生率。”由此可见，铅酸蓄电池的回收再利用技术符合国家政策，具有良好的产业前景。
由多孔电极理论可知，铅酸蓄电池的极板属于两相多孔电极(全浸式扩散电极)；工作时电解液渗入多孔电极的孔隙中，在液—固两相界面上进行电极反应。在这种情况下，极板上的活性物质与电解液的接触面积很大，在正常的充放电时很容易发生电化学反应。然而实际使用状态很难保证理论状态下的“正常充放电”。因而，绝大多数铅酸蓄电池，尤其是浮充状态下的固定型备用蓄电池，均在使用过程中发生不同程度的不可逆硫酸盐化，即在极板上形成了一层粗大坚硬、不易溶解的硫酸铅重结晶体。这种硫酸铅导电性不良，电阻大，溶解度和溶解速度很小，在充电时很难溶解恢复，它的存在阻碍了活性物质与电解液发生反应，使得作用面积减小，活性物质作用量减少，最终导致蓄电池容量不足失效。
经过探索和研究，添加活化液是消除硫化程度，提高充放电循环性能的有效方法之一；但现有的活化剂存在活化时间长，活化效率低等缺陷，整体效果不佳。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种铅酸蓄电池活化液剂及其制备方法，具体技术方案如下：
一种铅酸蓄电池活化液剂，所述活化液剂的成分包括：碳酸钾、聚天冬氨酸钾、硫酸亚锡、聚乙烯醇、磷酸二氢钾、硫酸钠、碳酸钠和去离子水。
进一步地，所述活化液剂的质量份组分组成包括：所述碳酸钾0.5～5份、所述聚天冬氨酸钾0.1～0.5份、所述硫酸亚锡0.1～0.3份、所述聚乙烯醇0.1～2份、所述磷酸二氢钾0.1～3份、所述硫酸钠0.1～2份、所述碳酸钠0.5～3份、所述去离子水160～200份。
一种铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，所述方法包括：
将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠份分别加入到80～110份去离子水中，搅拌20min以上至固体完全溶解，得到混合物A；
在加热、搅拌的状态下将聚乙烯醇加入100～120份去离子水中，将温度保持在80～95℃，并不断搅拌到液体温度降至室温，得到混合物B；
将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂。
进一步地，所述混合物A是在25℃的环境中将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠，在搅拌的条件下依次加入去离子水中，搅拌时单方向搅拌，速度20～30r/min，搅拌20～30min至完全溶解得到的混合物。
进一步地，所述混合物B是将去离子水加热至90℃，在单方向缓慢搅拌状态下将聚乙烯醇缓缓加入去离子水中，而后保持温度90～95℃，搅拌速度30～60r/min，不断搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，降至室温得到的混合物。
进一步地，所述将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂是在室温25℃的环境下进行的。
本发明的有益效果是：
本发明的铅酸蓄电池活化液剂具有活化时间短、活化效率高的优点，为铅酸蓄电池的再利用提供便利；加入碳酸钾、碳酸钠、硫酸钠可增加离子活度，同时充电时促进不可逆硫酸铅晶体的溶解；天冬氨酸钾、硫酸亚锡可以改善硫酸铅晶体结构，同时减缓板栅的腐蚀，改善活性物质之间、活性物质与板栅界面间的连接性；磷酸二氢钾可以在电池充放电过程中逐渐提高活性物质的利用率，使电池容量得到有效提高；聚乙烯醇是电池中良好的活化因子分散剂，可以使硫酸铅均匀地分散在活性物质表面，有利于避免不可逆硫酸铅的形成，同时聚乙烯醇也可以有效减缓活性物质的脱落。
附图说明
图1示出了本发明的活化液剂与常用活化剂及脉冲活化对比测试结果示意图；
图2示出了本发明的活化液剂与脉冲活化对比测试示意图；
图3示出了2V500Ah电池活化后3小时率循环测试；
图4示出了2V500Ah电池活化后60℃高温加速循环测试。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种铅酸蓄电池活化液剂，所述活化液剂的成分包括：碳酸钾、聚天冬氨酸钾、硫酸亚锡、聚乙烯醇、磷酸二氢钾、硫酸钠、碳酸钠和去离子水。具体的，所述活化液剂的成分的质量份组分包括：所述碳酸钾0.5～5份、所述聚天冬氨酸钾0.1～0.5份、所述硫酸亚锡0.1～0.3份、所述聚乙烯醇0.1～2份、所述磷酸二氢钾0.1～3份、所述硫酸钠0.1～2份、所述碳酸钠0.5～3份、所述去离子水160～200份。
一种铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，所述方法包括：
将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠份分别加入到80～110份去离子水中，搅拌20min以上至固体完全溶解，得到混合物A；
具体的，所述混合物A是在25℃的环境中将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠，在搅拌的条件下依次加入去离子水中，搅拌时单方向搅拌，速度20～30r/min，搅拌20～30min至完全溶解得到的混合物。
在加热、搅拌的状态下将聚乙烯醇加入100～120份去离子水中，将温度保持在80～95℃，并不断搅拌到液体温度降至室温，得到混合物B；
具体的，所述混合物B是将去离子水加热至90℃，在单方向缓慢搅拌状态下将聚乙烯醇缓缓加入去离子水中，而后保持温度90～95℃，搅拌速度30～60r/min，不断搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，降至室温得到的混合物。
将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂；
具体的，所述将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂是在室温25℃的环境下进行的。
本发明的铅酸蓄电池活化液剂具有活化时间短、活化效率高的优点。加入碳酸钾、碳酸钠、硫酸钠可增加离子活度，同时充电时促进不可逆硫酸铅晶体的溶解；天冬氨酸钾、硫酸亚锡可以改善硫酸铅晶体结构，同时减缓板栅的腐蚀，改善活性物质之间、活性物质与板栅界面间的连接性；磷酸二氢钾可以在电池充放电过程中逐渐提高活性物质的利用率，使电池容量得到有效提高；聚乙烯醇是电池中良好的活化因子分散剂，可以使硫酸铅均匀地分散在活性物质表面，有利于避免不可逆硫酸铅的形成，同时聚乙烯醇也可以有效减缓活性物质的脱落。本发明的活化液需要各个成分相互配合使用才能达到有效的活化目的，其制备方法简单易行，利于推广，本发明通过案例情形对本发明的有益效果进行进一步的说明。
案例情形1
按照如下的的组分和步骤制备铅酸蓄电池活化液剂，过程操作包含以下步骤：
(1)将碳酸钾2.5份、聚天冬氨酸钾0.3份、磷酸二氢钾1.5份、硫酸亚锡0.2份、硫酸钠1份、碳酸钠1.5份分别加入100份去离子水中，单方向搅拌，速度25r/min，搅拌30min至固体完全溶解，得到混合物A；
(2)另取110份的去离子水加热至90℃，在单方向缓慢搅拌状态下将1份聚乙烯醇缓缓加入去离子水中，而后保持温度90～95℃，搅拌速度45r/min，不断搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，降至室温得到混合物B；
(3)将混合物A与混合物B在25℃环境中均匀混合即可得到铅酸蓄电池活化液剂。
选择因容量不足客退的已使用4年的2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池24只，打开阀盖，加入通过上述配方和方法制备的活化液剂，同时添加纯水、日本Nel95活化剂、脉冲装置三组对比试验进行测试，测试结果如图1所示，经过1个周期的充放电活化后，10小时率放电至9小时，此时电压均大于10.8V，符合客退电池的返修标准。相比较于加纯水或日本Nel95活化剂或脉冲装置测试的活化效果，本活化液的活化效果明显，且活化效率达到100％。
案例情形2
按照案例情形1的配比和方法制备活化液剂。
选择因容量不足客退的已使用3年的12V150Ah阀控式密封铅酸蓄电池9只，打开阀盖，加入本活化液剂，同时添加纯水、日本Nel95活化剂、脉冲装置三组对比试验进行测试，测试结果如图2所示，经过1个周期的充放电活化后，本活化液(剂)测试组的3只电池容量均有提升，其中一只3小时率放电容量为103.058Ah，由初始的49.3％恢复到91.61％。同时对比测试的脉冲装置组3只电池进行修复并起到理想的效果，且耗时是本活化液修复方案的的2～3倍。
案例情形3
按照案例情形1的配比和方法制备活化液剂。
选择因容量不足客退的12V45Ah(3hr)EVF电池，对比测试本活化液(剂)和日本Nel95活化剂，数据如下表(1)所示：
表1两种活化液测试对比
从数据上可以看出，使用本活化液剂活化的4只电池容量均有明显提升，且放电均超过3h，进行对比测试的日本Nel95活化剂、纯水的活化效果不明显。因此，本活化液剂对电池的容量恢复能力要明显优于日本Nel95活化剂及纯水。
案例情形4
按照案例情形1的配比和方法制备活化液剂。
选择因容量不足客退的114只2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池，打开阀盖，加入制备好的活化液剂，经过1个周期的充放电活化后，电池容量全部合格。随机抽取3只使用5年的2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池，3只使用4年的2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池进行寿命测试：3只使用5年的2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池进行3小时率循环测试，经过140次循环后，容量仍有80％，满足通信用铅酸蓄电池行业招标的120次循环要求，如图3所示；3只使用4年的2V500Ah阀控式密封铅酸蓄电池，进行60℃高温加速浮充寿命测试，经过5个单元的测试，3小时率容量仍有95％以上，第6单元1只电池失效。本活化剂对电池的寿命延长作用明显，如图4所示。
本发明的铅酸蓄电池活化液剂具有活化时间短、活化效率高的优点，主要针对极板硫酸盐化的铅酸蓄电池，有效地解决了铅酸蓄电池因极板硫酸盐化导致的因容量不足而失效的问题，延长了电池的使用寿命，极大地促进了铅酸蓄电池的循环再利用，有效的节约了成本；本发明的活化液剂及其制备方法简单易行，过程无毒副作用，安全环保，利于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种铅酸蓄电池活化液剂，其特征在于：所述活化液剂的成分包括：碳酸钾、聚天冬氨酸钾、硫酸亚锡、聚乙烯醇、磷酸二氢钾、硫酸钠、碳酸钠和去离子水；
所述活化液剂的质量份组分组成包括：所述碳酸钾0.5～5份、所述聚天冬氨酸钾0.1～0.5份、所述硫酸亚锡0.1～0.3份、所述聚乙烯醇0.1～2份、所述磷酸二氢钾0.1～3份、所述硫酸钠0.1～2份、所述碳酸钠0.5～3份、所述去离子水160～200份。
2.一种如权利要求1所述的铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠份分别加入到80～110份去离子水中，搅拌20min以上至固体完全溶解，得到混合物A；
在加热、搅拌的状态下将聚乙烯醇加入100～120份去离子水中，将温度保持在80～95℃，并不断搅拌到液体温度降至室温，得到混合物B；
将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂。
3.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，其特征在于：所述混合物A是在25℃的环境中将碳酸钾、聚天冬氨酸钾、磷酸二氢钾、硫酸亚锡、硫酸钠、碳酸钠，在搅拌的条件下依次加入去离子水中，搅拌时单方向搅拌，速度20～30r/min，搅拌20～30min至完全溶解得到的混合物。
4.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，其特征在于：所述混合物B是将去离子水加热至90℃，在单方向缓慢搅拌状态下将聚乙烯醇缓缓加入去离子水中，而后保持温度90～95℃，搅拌速度30～60r/min，不断搅拌直至聚乙烯醇完全溶解，降至室温得到的混合物。
5.根据权利要求2所述的铅酸蓄电池活化液剂的制备方法，其特征在于：将所述混合物A与所述混合物B均匀混合得到活化液剂是在室温25℃的环境下进行的。
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Denomination of invention: A lead-acid battery activator and its preparation method Effective date of registration: 20231214 Granted publication date: 20230523 Pledgee: Suixi Jinmao financing Company limited by guarantee Pledgor: ANHUI LEOCH POWER SUPPLY Corp. Registration number: Y2023980071791 |