RU2582652C1 - Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов - Google Patents

Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов Download PDF

Info

Publication number
RU2582652C1
RU2582652C1 RU2015102019/07A RU2015102019A RU2582652C1 RU 2582652 C1 RU2582652 C1 RU 2582652C1 RU 2015102019/07 A RU2015102019/07 A RU 2015102019/07A RU 2015102019 A RU2015102019 A RU 2015102019A RU 2582652 C1 RU2582652 C1 RU 2582652C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lead
acid
electrolyte
chitosan
distilled water
Prior art date
Application number
RU2015102019/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Иванович Строганов
Мария Юрьевна Карелина
Сергей Михайлович Гайдар
Original Assignee
Владимир Иванович Строганов
Мария Юрьевна Карелина
Сергей Михайлович Гайдар
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Иванович Строганов, Мария Юрьевна Карелина, Сергей Михайлович Гайдар filed Critical Владимир Иванович Строганов
Priority to RU2015102019/07A priority Critical patent/RU2582652C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2582652C1 publication Critical patent/RU2582652C1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к составам электролитов, применяемым в свинцовых кислотных аккумуляторах, и может быть использовано при изготовлении аккумуляторных батарей для электромобилей, автомобилей с комбинированной энергоустановкой, а также для автомобилей с традиционным бензиновым двигателем. Электролит содержит, мас. %: борат метилфосфита 0,6-0,8, фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 800-1000 0,1-0,3, хитозан 0,1-0,3, серную кислоту 20,0-30,0 и дистиллированную воду до 100. Техническим результатом изобретения является улучшение электрических и эксплуатационных характеристик свинцового аккумулятора, а также повышение срока его службы. 2 табл., 5 пр.

Description

Изобретение относится к химическим источникам тока, в частности к составам электролитов, применяемым в свинцовых кислотных аккумуляторах, и может быть использовано при изготовлении аккумуляторных батарей для электромобилей, автомобилей с комбинированной энергоустановкой, а также для автомобилей с традиционным бензиновым двигателем.
Основным недостатком свинцово-кислотного аккумулятора является изменение в течение времени его электрических и эксплуатационных характеристик из-за необратимых процессов износа. К процессами износа аккумулятора относятся:
- сульфатация электродных пластин, заключающаяся в образовании крупных кристаллитов сульфата свинца, препятствующих протеканию обратимых токообразующих процессов;
- коррозия электродов, представляющая собой электрохимические процессы окисления и растворения в электролите материала электродов;
- оползание и осыпание активной массы положительных электродов из-за необратимых процессов разрыхления и нарушения однородности.
Для улучшения электрических и эксплуатационных характеристик свинцово-кислотного аккумулятора вводят различные добавки в электролит или электроды аккумулятора.
Известен электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов, включающий серную кислоту, нитрилотриметилфосфоновую кислоту, 1-оксиэтилендифосфоновую кислоту, сульфат кадмия и дистиллированную воду при следующем соотношении ингредиентов, мас. %: серная кислота - 0,10-50,0, нитрилотриметилфосфоновая кислота - 0,001-0,1, 1-оксиэтилендифосфоновая кислота - 0,001-0,1, сульфат кадмия - 13-28, дистиллированная вода - остальное (RU, 2115198 C1, МПК Н01М 10/08, Н01М 10/22, 10.07.1998).
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов, включающий серную кислоту, дистиллированную воду и присадку, содержащую смесь фосфонкарбоновой кислоты с оксиалкилидендикарбоновой кислотой или с аминоалкилфосфоновой кислотой при весовом содержании смеси фосфоновых кислот, равном 0,004-0,015 мас. %, сульфат металла 10-18 мас. % (в пересчете на металл n+) и фторсодержащие поверхностно-активные вещества (на основе перфтороксаалкилсульфокислот или перфтороксаалкилкарбокислот) в количестве 0,01-0,1 мас. % по отношению к весу всей смеси при рН состава не более 0,8 (RU, 2267191 C1, МПК Н01М 10/08, 27.12.2005).
Недостатком известных электролитов является то, что они незначительно увеличивают ресурс и срок службы аккумуляторов. Кроме того, достаточно высокая концентрация серной кислоты (до 50 мас. %) и наличие сульфата кадмия в составах усиливают электрохимическую коррозию свинца решеток и токоотводов.
Техническим результатом изобретения является улучшение электрических и эксплуатационных характеристик свинцового аккумулятора, а также повышение срока его службы.
Данный результат достигается тем, что электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов, включающий серную кислоту, фосфорсодержащее соединение, фторсодержащие поверхностно-активные вещества и дистиллированную воду, дополнительно содержит хитозан, в качестве фосфорсодержащего соединения содержит борат метилфосфита, а в качестве фторсодержащих поверхностно-активных веществ - фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 800-1000 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Борат метилфосфита 0,6-0,8
Фторангидриды перфторполиэфирокислот 0,1-0,3
Хитозан 0,1-03
Серная кислота 20,0-30,0
Дистиллированная вода До 100
Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что введение в состав электролита хитозана, фторангидридов перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 800-1000 (ФПЭК) и бората метилфосфита при заявленном соотношении компонентов позволяет получить синергетический эффект улучшения электрических и эксплуатационных характеристик свинцового аккумулятора и повысить срок его службы в 1,5 раза.
Введение указанных ингредиентов при иных массных соотношениях не позволяет получить синергетический эффект улучшения электрических и эксплуатационных характеристик свинцового аккумулятора.
Борат метилфосфита синтезирован в результате реакции взаимодействия 2 молей борной кислоты (H3BO3) с 3 молями диметилфосфита (C2H7PO3) при температуре 120°С в течение 2 ч с постоянной отгонкой метилового спирта. Экспериментально установлена его способность предотвращать кислотную коррозию свинца в присутствии ФПЭК.
ФПЭК (ТУ 1229-027-27992970-01) представляют собой продукт окисления гексафторпропилена кислородом при температуре (-30)-(-65)°С в присутствии фтора при объемном соотношении фтора и кислорода (0,1-1,1):(98,9-99,9).
ФПЭК обладают высокой стабильностью в агрессивных средах, способностью значительно снижать вязкость и поверхностное натяжение водных растворов при различных, в том числе низких (до -40°С), температурах,
Хитозан (ТУ 9289-067-00472124-03) является аминополисахаридом. Его получают реакцией деацетилирования при обработке тонко измельченного хитина 30-50%-ным водным раствором NaOH при температуре 110-140°С в течение 4-6 ч. Полученный продукт сушат и измельчают. Имеет молекулярную массу 100-120 кДа, степень деацетилирования - 87-91%, рН 1% раствора хитозана в 2% уксусной кислоте - 3,6-3,8.
Хитозан - высокомолекулярное соединение, являющееся полиэлектролитом, поэтому он не увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора. Эффект действия хитозана основан на его коагулирующих свойствах и повышении вязкости электролита, что удерживает порошкообразные активные массы и продукты реакции на поверхности электродов, препятствуя их оползанию, осыпанию и вымыванию. Адсорбируясь на поверхности и остриях кристаллов сульфата свинца, хитозан тормозит их рост.
Технология приготовления электролита заключается в следующем.
В емкость с мешалкой подают расчетные количества дистиллированной воды по ГОСТ 6709-72 и бората метилфосфита, после перемешивания в течение 10-15 мин вводят серную кислоту аккумуляторную по ГОСТ 667-73, после перемешивания в течение 15-20 мин последовательно подают хитозан и ФПЭК. Полученный состав перемешивают в течение 20-30 мин.
Составы образцов предложенного электролита представлены в табл. 1. Примеры 4 и 5 являются контрольными.
Плотность полученных электролитов составляет 1,27-1,30 г/см3.
Для проведения сравнительных испытаний был приготовлен электролит по прототипу, содержащий 0,02 об. % присадки, состоящей из смеси глицинбисметилфосфоновой и нитрилотриметилфосфоновой кислот при весовом содержании смеси 0,01 мас. % и их соотношении 1:2, 15,0 мас. % восьмиводного сернокислого кадмия (в пересчете на металл) и фтор-ПАВ на основе перфтороксаалкилкарбокислот в количестве 0,05 мас. % по отношению к весу всей смеси при рН состава 0,8.
Образцы предложенного электролита по примерам и электролит по прототипу были залиты в свинцовые стартерные аккумуляторные батареи из 6 аккумуляторов с номинальным напряжением 80 В, номинальной емкостью 250 А·ч и максимальным током зарядки 50 А.
Испытания аккумуляторных батарей на сохранность заряда, выносливость (коррозионные и циклированием), а также сопротивление вибрации проводили по ГОСТ Ρ 53165-2008 «Батареи аккумуляторные свинцовые стартерные для автотракторной техники. Общие технические условия». Стандарт распространяется на свинцовые стартерные аккумуляторные батареи, используемые для пуска двигателей внутреннего сгорания, освещения и питания электрического оборудования на автотракторной технике (автомобилях, автобусах, тракторах и др.).
Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Использование предложенного электролита в свинцовых кислотных аккумуляторах позволит улучшить их электрические и эксплуатационные характеристики, а также повысить срок службы аккумуляторов в 1,5 раза.
Figure 00000001
Figure 00000002

Claims (1)

  1. Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов, включающий серную кислоту, фосфорсодержащее соединение, фторсодержащие поверхностно-активные вещества и дистиллированную воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хитозан, в качестве фосфорсодержащего соединения содержит борат метилфосфита, а в качестве фторсодержащих поверхностно-активных веществ - фторангидриды перфторполиэфирокислот с молекулярной массой 800-1000 при следующем соотношении компонентов, мас. %:
    Борат метилфосфита 0,6-0,8 Фторангидриды перфторполиэфирокислот 0,1-0,3 Хитозан 0,1-0,3 Серная кислота 20,0-30,0 Дистиллированная вода До 100
RU2015102019/07A 2015-01-23 2015-01-23 Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов RU2582652C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102019/07A RU2582652C1 (ru) 2015-01-23 2015-01-23 Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015102019/07A RU2582652C1 (ru) 2015-01-23 2015-01-23 Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2582652C1 true RU2582652C1 (ru) 2016-04-27

Family

ID=55794573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102019/07A RU2582652C1 (ru) 2015-01-23 2015-01-23 Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2582652C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020051406A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 Tygrus Llc Battery electrolyte composition

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338321A (ja) * 1993-05-27 1994-12-06 Sanyo Electric Co Ltd 非水系電解質二次電池
RU2115198C1 (ru) * 1996-11-04 1998-07-10 Общество с ограниченной ответственностью г.р.N 328639 "И.С.Лаборатория" Электролит для свинцовых аккумуляторов и присадка в электролит
JP2001307718A (ja) * 2000-02-18 2001-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池とその製造法
RU2267191C1 (ru) * 2004-04-15 2005-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Поликом" Присадка для серно-кислотного электролита и способ ее применения
CN104218262A (zh) * 2014-09-12 2014-12-17 浙江宝仕电源有限公司 一种高活性纳米硅分散胶体及其在铅酸蓄电池上的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06338321A (ja) * 1993-05-27 1994-12-06 Sanyo Electric Co Ltd 非水系電解質二次電池
RU2115198C1 (ru) * 1996-11-04 1998-07-10 Общество с ограниченной ответственностью г.р.N 328639 "И.С.Лаборатория" Электролит для свинцовых аккумуляторов и присадка в электролит
JP2001307718A (ja) * 2000-02-18 2001-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 鉛蓄電池とその製造法
RU2267191C1 (ru) * 2004-04-15 2005-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Поликом" Присадка для серно-кислотного электролита и способ ее применения
CN104218262A (zh) * 2014-09-12 2014-12-17 浙江宝仕电源有限公司 一种高活性纳米硅分散胶体及其在铅酸蓄电池上的应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020051406A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 Tygrus Llc Battery electrolyte composition
US11658348B2 (en) 2018-09-06 2023-05-23 Tygrus, LLC Battery electrolyte composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8637183B2 (en) Expanders for lead-acid batteries
CN108630900B (zh) 铅蓄电池
EP2544291B1 (en) Lead storage battery
JP2023100782A (ja) リチウムイオン電池の電解質添加剤としてのジオキサゾロンおよび亜硫酸ニトリル
CN103443992B (zh) 非水电解液用添加剂、非水电解液和非水电解液二次电池
JP5884528B2 (ja) 液式鉛蓄電池
JP6135725B2 (ja) 鉛蓄電池
Jankowsky et al. Performance of polyphosphazene based gel polymer electrolytes in combination with lithium metal anodes
JP5769096B2 (ja) 鉛蓄電池
CN103403948A (zh) 二次电池用非水电解液和非水电解液二次电池
CN112042041B (zh) 铅蓄电池
WO2016002481A1 (ja) 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
RU2582652C1 (ru) Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов
US10615456B2 (en) Additive for nonaqueous electrolyte solutions, nonaqueous electrolyte solution and electricity storage device
CN103503219A (zh) 二次电池用非水电解液和非水电解液二次电池
JPWO2013114822A1 (ja) 鉛蓄電池
Gençten et al. Investigation of the temperature effect on electrochemical behaviors of TiO2 for gel type valve regulated lead-acid batteries
JPH10223257A (ja) 二次電池用非水電解液
Sreedeep et al. In situ transformation of a liquid electrolyte into a solid polymer electrolyte: influence of TMSP in a layered LiNi 0.82 Mn 0.12 Al 0.06 O 2 cathode
CN114094184B (zh) 一种含有表面活性剂的低温快充电解液及其应用
KR20240039183A (ko) 전해질 조성물
Chen et al. In situ formation of polymer electrolytes using a phosphazene cross-linker for high-performance lithium-ion batteries
RU2257646C1 (ru) Электролит для свинцовых кислотных аккумуляторов и добавка в электролит
JP6528571B2 (ja) 鉛蓄電池
US20230261267A1 (en) Battery electrolyte composition

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170124