一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂及其制备方法，所述的两相聚合添加剂基于100体积份，组分和含量包括：主链骨架为(‑Si‑O‑Si‑)结构且侧基含一种以上不饱和亲水活性基团的硅氧烷1～7体积份；有机硅油1～7体积份；10％‑50wt％的正硅酸甲酯，5～80体积份；工业纯水10～88体积份；气相二氧化硅3～15体积份；乳化剂0.1～0.5体积份；所述的两相聚合添加剂按本发明专利技术所述的工艺方法制备，其混合常规硫酸液加入铅蓄电池内部，可增强正极活性物质的抗软化能力，助软化正极活性物质重新硬化，具有添加量少、性价比高的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂及其制备方法
本专利技术涉及铅蓄电池的材料
，特别涉及一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂的材料、配方及其制备方法。
技术介绍
近年储能市场普遍需求大容量的蓄电池作配套用，但常规蓄电池在户外使用中表现出寿命短，废弃率较高，制约了储能的商业应用。业界普遍认同，在铅蓄电池的硫酸液中加入适量的胶体物质，可有效地提升寿命。铅蓄电池传统使用的胶体为气相二氧化硅，使用时通过工业纯水或其他溶剂方法将气相二氧化硅充分液化；在中国专利技术专利公开号CN1383225A中，公开了一种由聚元素硅氧烷、硅油和正硅酸酯水溶液混合的硅氧烷组合物，该组合物与硫酸液聚合用作铅蓄电池的电解液或化成液。通过十数年应用，业界普遍认为气相二氧化硅胶体和高分子硅氧烷聚合胶体各有千秋，前者粘度高但寿命衰减较平稳，后者粘度低且铅蓄电池可获得降低内阻、增加容量的收益，但稳定性不如前者。铅蓄电池行业一直寻求一种能将气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体优势互补的技术方案，但一些简单将两类胶体混合使用的方法并不成功，技术原因为：常规气相二氧化硅胶体为一种水相物，但所述的硅氧烷组合物为一种亲水性油相物，将两者简单混合的微分散体系不稳定，且添加入电解液后的铅蓄电池电化学表现不尽人意。为此，行业希望寻求到一种能将气相二氧化硅与硅氧烷组合物充分偶联、添加入硫酸液后可提升铅蓄电池电化学性能的聚合胶体添加剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前铅蓄电池行业市场上气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体的技术缺陷，提供一种将气相二氧化硅与硅氧烷组合物充分偶联、添加入硫酸液作电解质可提升铅蓄电池电化学性能的胶体添加剂，使铅蓄电池有效延长充放电使用寿命，达到降低蓄电池使用废弃率的技术应用目标。为实现上述目的，本专利技术提供了一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂，所述的两相聚合添加剂基于100体积份，包括以下组分和含量：A组分：主链骨架为(-Si-O-Si-)结构且侧基含一种以上不饱和亲水活性基团R、分子量小于3000的硅氧烷，1～7体积份；B组分：粘度小于2000帕的有机硅油，1～7体积份；C组分：10％-50wt％的正硅酸甲酯，5～80体积份；工业纯水：10～88体积份；气相二氧化硅：3～15体积份；乳化剂0.1～0.5体积份，所述的乳化剂包括以下物质的一种或多种：吐温系列乳化剂、司盘系列乳化剂、三乙醇胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇。上述气相二氧化硅的含量中，所述的体积份为其重量/比重的换算值。上述两相聚合添加剂的组分中，所述A组分硅氧烷侧基所含的R包括H、OH、SO2H、NH2、CH3或其他不饱和亲水活性基团。上述两相聚合添加剂的组分中，所述B组分有机硅油包括甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油或含其他有机基团的有机硅油。上述两相聚合添加剂的组分中，还包括在制备过程用于调节混合物PH值的碱性调整剂。所述的碱性调整剂包括氢氧化钠或氢氧化钾但不限于氢氧化钠或氢氧化钾。基于上述的两相聚合添加剂的材料及配比范围，本专利技术还提供了一种将所述备料制作成所述铅蓄电池用的两相聚合添加剂的制备方法，该方法包括：1)把所述的乳化剂分为两份，备用；2)把所述的A组分和所述的B组分充分搅拌混合均匀，然后加入所述的C组分，充分搅拌混合均匀；3)使用所述的其中一份乳化剂将步骤2)所得混合物的HLB调节至10～14；4)将所述的另一份乳化剂的HLB调节为10～14，加入所述的工业纯水，充分混合均匀，然后加入所述的气相二氧化硅，充分搅拌混合均匀；本步骤中，包括通过调整含乳化剂的工业纯水与气相二氧化硅的比例来调节最终混合物的澄明度；5)将步骤3)得到的混合物与步骤4)得到的混合物在充分搅拌中混合均匀，即得到本专利技术所述的两相聚合添加剂。本步骤中，包括在混合步骤3)得到的混合物之前，用所述的碱性调整剂将步骤4)所得混合物的PH值调整至8-10。本专利技术还提供了一种含有上述两相聚合添加剂的铅蓄电池电解液或修复液。所述电解液或修复液以密度为1.05-1.35的硫酸液为主要组分，所述两相聚合添加剂在所述电解液的体积含量不低于0.2％，在所述修复液的体积含量不低于2％。本专利技术中，用所述材料配方和制备工艺制作出的两相聚合添加剂的粘度低，添加入硫酸液后凝胶慢，一般添加入硫酸液数小时仍满足对铅蓄电池常规灌液的工艺要求，并且通用性好，可与铅蓄电池电解液用的其他常规添加剂混合使用。气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体具有各自的优缺点，气相二氧化硅的空间体积属于非定型结构，当其平均粒径大于数十纳米时，所制作出的无机胶体粘度大、灌装工艺性差，配套制作的铅蓄电池表现为初始容量低；而前述硅氧烷组合物如果不能制作成粒径小于10纳米的球型结构，添加入硫酸液制作出的有机胶体虽然粘度小、灌装工艺性好，但配套制作铅蓄电池的末期容量衰减速率相对大。本专利技术的两相聚合添加剂可克服气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体的缺点，使无机气相二氧化硅与硅氧烷组合物获得充分偶联，该添加剂加入硫酸液对铅蓄电池极板具有深层渗透能力，可减缓正极活性物质因硫酸铅氧化-还原引起的晶格崩塌速率，使循环寿命得予延长(铅蓄电池寿命终止的主要原因为正极活性物质软化所引起，约占寿命终止概率80％)，此时本专利技术所述的两相聚合添加剂可视为一种针对正极使用的增强剂。同理，对确认正极活性物质软化的容量衰减铅蓄电池，本专利技术所述的添加剂加入硫酸液可视为一种铅蓄电池修复液。本专利技术的一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂及其制备方法优点在于：运用本专利技术所述的材料配方和制备方法，可制造出一种对铅蓄电池具有功效的两相聚合添加剂，该两相聚合添加剂按一定比例添加入硫酸液作电解质，可有效提升铅蓄电池的电化学性能，并可用作一种铅蓄电池的正极容量修复添加剂，同时可与其他亲水性的铅蓄电池添加剂混和使用，用途广，使用效果好。具体实施方式下面结合实施例进一步对本专利技术所述的一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂的材料、配方及其及其制备的工艺方法进行详细说明。本专利技术所述的A组分硅氧烷是含硅高分子化合物中的一类，其结构特征为主链骨架具有m个(-Si-O-Si-)链段，所述的m为≧1的正整数，其侧基(支链)含有一种以上的不饱和亲水活性基团R，其中所述的R包括但不限于H、OH、SO2H、NH2、CH3等，也可以是其他不饱和亲水活性基团；在众多主链骨架为(-Si-O-Si-)链段结构的硅氧烷中，凡侧基(支链)含有不饱和亲水活性基团的聚元素硅氧烷都可以选择和B组分有机硅油偶联，为保证A组分和B组分在常规条件下较容易偶联，并与B组分共聚后容易被稀释，应选择分子量小于3000的A组分。所述B组分的有机硅油属有机硅材料中的一个种类，又称硅脂、硅乳液、硅乳化剂等，所述的有机硅油包括甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油或含其他有机基团的有机硅油，有不同聚合度的链状结构，随着链段数n增加而分子量增大，粘度增高，应用时应选择粘度小于2000帕的有机硅油产品；B组分的重要作用之一，是作为A组分的分子结构链段的封端剂。所述的C组分为10％-50wt％的正硅酸甲酯水溶液，正硅酸甲酯的化学式为C4H12O4Si，为良好的有机溶剂及有机合成中间体，具有两性偶联的作用，C组分的重要作用之一，是既容易本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂，其特征在于，所述的两相聚合添加剂基于100体积份，包括以下组分和含量：A组分：主链骨架为(‑Si‑O‑Si‑)结构且侧基含一种以上不饱和亲水活性基团R、分子量小于3000的硅氧烷，1～7体积份；B组分：粘度小于2000帕的有机硅油，1～7体积份；C组分：10％‑50wt％的正硅酸甲酯，5～80体积份；工业纯水：10～88体积份；气相二氧化硅：3～15体积份；乳化剂0.1～0.5体积份，所述的乳化剂包括以下物质的一种或多种：吐温系列乳化剂、司盘系列乳化剂、三乙醇胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇。

【技术特征摘要】
1.一种铅蓄电池用的两相聚合添加剂，其特征在于，所述的两相聚合添加剂基于100体积份，包括以下组分和含量：A组分：主链骨架为(-Si-O-Si-)结构且侧基含一种以上不饱和亲水活性基团R、分子量小于3000的硅氧烷，1～7体积份；B组分：粘度小于2000帕的有机硅油，1～7体积份；C组分：10％-50wt％的正硅酸甲酯，5～80体积份；工业纯水：10～88体积份；气相二氧化硅：3～15体积份；乳化剂0.1～0.5体积份，所述的乳化剂包括以下物质的一种或多种：吐温系列乳化剂、司盘系列乳化剂、三乙醇胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇。2.根据权利要求1所述铅蓄电池用的两相聚合添加剂，其特征在于，所述A组分硅氧烷侧基所含的R包括H、OH、SO2H、NH2、CH3或其他不饱和亲水活性基团。3.根据权利要求1所述铅蓄电池用的两相聚合添加剂，其特征在于，所述B组分的有机硅油包括甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油或含其他有机基团的有机硅油。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，刘曦，
申请(专利权)人：东莞恒量新能源科技有限公司，深圳美能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44