一种铅酸蓄电池活化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池活化剂及其制备方法。本发明专利技术的铅酸蓄电池活化剂，其包括：由高岭土、富镁硅酸盐矿和8

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池活化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于蓄电池修复
，涉及一种铅酸蓄电池活化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]铅酸蓄电池具有生产工艺简单、成本低、性能可靠和使用安全、不具备爆炸条件等优点，主要应用于汽车及各种内燃机的起动和无线通信基站、电力、交通等各行业。阀控式密封铅酸蓄电池在电力行业的电力系统变电站有广泛的应用，其主要用途是为通信指挥调度系统、信号设备、保护装置、自动装置、事故照明及断路器的分、合闸操作提供直流电源，并在外部交流电源中断的情况下，保证可以持续提供可靠直流电源。由于铅酸蓄电池无法采用常规手段科学、客观获得它的性能，为了保证电力调度的可靠、及时和安全，许多蓄电池常常未到使用寿命就会报废，造成资源的大量浪费以及环境污染。其中，负极不可逆硫酸盐化所导致的容量下降是电池报废的主要原因。
[0003]铅酸蓄电池在放电过程中生成溶解度很低的PbSO4，达到饱和后就会不断以晶体形式析出。正常放电过程中生成的PbSO4是以微小的结晶颗粒均匀分布在电池的极板上，充电时能较为容易地还原为Pb和PbO2。众所周知，所有的氧化还原反应，都不可能100%地实现，因此，经过时间的积累，部分PbSO4不能还原为海棉状Pb，这些PbSO4逐渐积累长大，形成10μm
‑
50μm直径的晶体，直至堵塞极板和隔板的微孔，妨碍电解液的渗透，增加电池内阻，提高充电电压，最终降低电池的充电接受能力，这就是常常提到的硫酸盐化。若存在贮存温度较高，使用过程中浮充电压过低，初充电不足、经常充电不足或者深度放电等问题时，铅酸蓄电池的硫酸盐化速率会更快，当硫酸盐化达到一定程度，电池只能失效报废。稳态PbSO4晶体的形成，导致蓄电池电化学反应物质的减少，也是铅酸蓄电池失效、性能下降的主要原因。
[0004]因此，如何抑制和消除硫酸盐化，最大限度地延长蓄电池组的使用寿命，已成为当前亟待解决的重要课题。大量研究证实，加入活化剂，催化硫酸铅颗粒的分解，是恢复铅酸蓄电池性能，提高充放电循环性能的有效途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是制备一种铅酸蓄电池活化剂及其制备方法，该活化剂能恢复劣化蓄电池的性能，促进性能退化的铅酸蓄电池活化再生，以延长蓄电池的使用寿命。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种铅酸蓄电池活化剂，其包括：由高岭土、富镁硅酸盐矿和8
‑
羟基喹啉镓制得的催化剂；高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠和硫酸钾的混合物；去离子水；所述催化剂的百分含量为0.01
‑
0.05wt.%，高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠和硫酸钾的混合物的百分含量为0.05
‑
0.1wt.%。
[0007]催化剂具备析氢抑制、催化硫酸铅分解等作用。
[0008]进一步地，所述催化剂的制备过程如下：由高岭土、富镁硅酸盐矿和8
‑
羟基喹啉镓按照1:10:0.05
‑
0.15质量比混合，混合后的材料放置于高温釜中，设置温度在1350
‑
1650℃，加温1.5
‑
2.5小时后冷却取出。
[0009]更进一步地，所述高岭土、富镁硅酸盐矿与8
‑
羟基喹啉镓的质量比为1:10:0.1，加温时间为2小时。
[0010]进一步地，所述的高导电纳米碳颗粒，其粒径≤50nm、电阻率为5
×
10
‑4‑5×
10
‑3Ω.cm。
[0011]进一步地，所述去离子水的pH值≈7（6.9
‑
7.1）。
[0012]进一步地，高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠与硫酸钾的质量比为1:0.05
‑
0.1:1:1。
[0013]本专利技术还提供上述铅酸蓄电池活化剂的制备方法，其包括如下步骤：1)将0.01
‑
0.05质量份催化剂加入到100质量份去离子水中搅拌形成透明溶液；2)将高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠和硫酸钾的混合物按照0.05
‑
0.1质量份加入到步骤1)所制备的透明溶液中，搅拌形成半透明悬浊液，即得铅酸蓄电池活化剂。
[0014]将所制备的铅酸蓄电池活化剂加入到电池电解液中，经循环充放电，碳颗粒会吸附在正负极活性物质表面，它可以让硫酸铅晶体分解，降低电池内阻，提高蓄电池充放电容量和循环寿命，使劣化蓄电池得到修复再生。
[0015]本专利技术获得的催化剂是具备独特的管状构造的纳米管材料，它的外径一般为11～85nm，大多数在20～50nm范围，而内径2～25nm，多数小于10nm。催化剂具有机械强度好、耐热等优良性能，同时具有高表面化学活性；其活性主要来源自表面的不饱和键、纳米晶体巨大的比表面积所带来的高表面能以及卷曲结构导致的晶格弯曲而引起的附加内能和表面能。优良的物理和化学性能使得它在铅酸蓄电池的酸性环境下可以作用；其中不饱和键，尤其是含未偶合电子的氧、悬空的硅及纤维表面的羟基(OH
‑
)面活性最强。这个催化剂还具备对Pb
2+
具备吸附作用，这种吸附是通过它的羟基及不饱和Si—O—Si键来实现，断裂的Si—O—Si键暴露的氧可与Pb
2+
等离子结合，在外部电子的作用下，促进硫酸铅的分解。
[0016]经过配置的蓄电池活化剂，将其注入电池后，在电场作用下，活化剂就会快速吸附至正负极板及活性物质表面上，当铅氧化形成硫酸铅以及氧化铅还原为硫酸铅时，由于外部电场的作用力大，蓄电池的氧化还原反应得到顺利的进行。而当蓄电池处于浮充状态或者静置状态时，活化剂的活性、高表面能以及不饱和化学键让硫酸铅的形成受到很大的阻力，大大降低了硫酸铅的结晶速度。另外，由于纳米材料的直径（纳米级）远小于硫酸铅颗粒的直径（微米级），这也同时让生成的硫酸铅晶粒细小，减缓硫酸盐化速率，提高电池的使用寿命。
[0017]本专利技术相对于现有技术具有如下优点和效果：本专利技术有效解决了铅酸蓄电池因硫酸盐化导致的容量下降问题。
[0018](1)本专利技术大大降低了硫酸铅的结晶速度，同时，纳米材料参与分解硫酸铅，促使生成的硫酸铅晶粒细小，提高了电池的使用寿命。
[0019](2)活化剂配备了一定比例的去离子水，对已经工作而劣化的蓄电池有补水作用。
[0020](3)本活化剂是催化硫酸铅晶体分解，硫酸铅结晶分解后，可使蓄电池内阻恢复到
初始状态。
[0021](4)本专利技术的制备方法简单，对物理没有损坏的铅酸蓄电池具备良好的再生修复效果，容量恢复达到90%以上。
附图说明
[0022]图1为本专利技术应用例中负极板修复前(左)和修复后(右)的扫描电子显微镜照片比较图；图2为本专利技术应用例中正极板修复前(左)和修复后(右)的扫描电子显微镜照片比较图。
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术实现的技术手段和达成目的与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池活化剂，其特征在于，包括：由高岭土、富镁硅酸盐矿和8
‑
羟基喹啉镓制得的催化剂；高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠和硫酸钾的混合物；去离子水；所述催化剂的百分含量为0.01
‑
0.05wt.%，高导电纳米碳颗粒、聚丙烯酰胺、硫酸钠和硫酸钾的混合物的百分含量为0.05
‑
0.1wt.%。2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池活化剂，其特征在于，所述催化剂的制备过程如下：由高岭土、富镁硅酸盐矿和8
‑
羟基喹啉镓按照1:10:0.05
‑
0.15质量比混合，混合后的材料放置于高温釜中，设置温度在1350
‑
1650℃，加温1.5
‑
2.5小时后冷却取出。3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池活化剂，其特征在于，所述高岭土、富镁硅酸盐矿与8
‑
羟基喹啉镓的质量比为1:10:0.1，加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敏，黄尚南，侯力，陈晓刚，陈凌宇，周珊，李治国，孙桐，赵俊祥，
申请(专利权)人：广州泓淮能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：