用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物和制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铅蓄电池用的有机高分子组合物和制法及用途。所述的组合物包括：Ａ组分：聚元素有机硅氧烷０．５－２份；Ｂ组分：有机硅油０．５－２份；Ｃ组分：１０％－５０％的正硅酸酯水溶液２－５０份；Ｄ组分：稀释用纯水２０－５００份。Ｅ组分：密度为１．４０－１．６０的硫酸２０－１００份。该组合物的制法是先将Ａ、Ｂ与Ｃ组份充分搅拌混合后；添加Ｄ组份，再将Ｅ组份混入。该组合物可代替稀硫酸用作铅蓄电池电解质，或作为铅蓄电池极板制造工艺的化成液，可有效提高蓄电池的低温放电能力、寿命及电气性能，降低电解质对极板的腐蚀性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种铅蓄电池使用的有机高分子组合物的制备方法，特别是涉及一种。在常规的铅蓄电池中，通常采用蒸馏水稀释浓硫酸作为电解质，化成极板普遍在工艺制造上采用稀硫酸作化成液。由于稀硫酸在极板通电化成时酸雾严重逸出的原因，造成大面积的环境污染，成为铅蓄电池制造业对环境最大的污染源之一。由于硫酸电解质对极板的强腐蚀作用，铅酸蓄电池普遍存在大电流充电发热量大，使用寿命短等一系列缺点。传统开口式铅酸蓄电池在使用中存在酸雾逸出量大、接口腐蚀等老大难问题。为了解决该问题目前一般可归结为两类方案一是在铅酸原理基础上对极板进行减磅，例如采用覆铅玻璃纤维、导电塑料取代铅基板栅等措施降低极板重量，或在传统的网状板栅结构上复合陶瓷、多孔硅化物等措施改进极板的性能。另一种革新思路是寻求硫酸液环保替代品，如一种现称之为胶体蓄电池的电解质改型产品，目前已有不少国家成熟掌握以硅酸盐电解质(主要化学成分为SiO2·nH2O)的胶体蓄电池，这类胶体电解质改进型配方在各国的专利文献中均有记载。其优点是免用纯硫酸，初步适应了对电解质的环保需求；缺点是产品的比能量较之铅酸蓄电池为小，内阻较大，在使用中容易失水硬化，导致产品性能和寿命均不理想。应用有机高分子聚合物的胶体电解质，在21世纪前已公开的专利或技术文献中很少有报道。目前，出现了一种应用不含钠的有机硅化合物与硫酸化合的电解质，例如在PCT/CN99/00116文献中所介绍的有机硅盐复合电解质是由一种有机硅化合物与硫酸按一定配比复合而成，这种硅胶电解质对形成分散均匀体系的技术要求较高，性能不够稳定，因此产品一致性的问题较难解决。又如在中国专利中请01104182.X所述的，其凝胶初乳是由聚元素有机硅氧烷与有机硅油按一定体积配比混合而成，这一类由亲水性有机硅氧烷和油相物的聚合物的凝胶体系仍不够理想。由于亲水性有机硅氧烷与油相硅化合物不能形成稳定分布的初乳体系，在非完全化合的电解质凝胶体系中容易出现硫酸下沉的现象，即使在非电场的情况下也会很快产生不可逆的凝胶，所以原料混和后必须尽快灌装入蓄电池。这一类配方的硅胶电解质被限制在对隔棉技术要求较高的吸附式蓄电池应用，给工业配装带来了极大的不便，电解质的专业化生产、贮存和运输等工业推广问题均有待解决。本专利技术的目的在于1.为了克服已有硅酸盐胶体蓄电池在使用中容易失水硬化，导致产品性能和寿命均不理想的缺点，使有机硅胶体电解质在常温非电场环境不易凝固。2.为了进一步改善“有机硅+硫酸”基础凝胶体系的化学活性，和凝胶特性的稳定，进一步提高铅蓄电池的使用寿命和比能量。3.为了改善铅蓄电池接口容易腐蚀的程度，有效地提高铅蓄电池的综合电气性能，从而提供一种。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供的一种用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物，其组成包括A组份为一种分子量小于3000的、具有亲水性的有机硅氧烷(又称聚元素有机硅氧烷)，或两种及两种以上的有机硅氧烷按任意比例混合，混合后的混合物作为A组份，其中A组份添加量为0.5-2体积份；B组份为粘度小于2000帕的有机硅油，其中添加量为0.5-2体积份；C组份为10-50wt％含量的正硅酸脂水溶液，添加量为2-50体积份；D组份为纯水，其中添加量为20-500体积份。E组份为密度1.40-1.60的硫酸，其中添加量为20-100体积份；还包括在上述的组成中添加表面活性剂，所述的表面活性剂具有成分为(Na，Ca)0.33(Al，Mg)2(Si4O10)(OH)2·nH2O的蒙脱土，并是经常规酸化浸渍的蒙脱土饱和水溶液，添加量为0.2-2份。其中A组份包括具有分子量小于3000的、主链骨架具有m个Si-O-Si或C-Si-O链段结构、侧基(支链)上有一种或一种以上的不饱和亲水活性基团R的聚元素有机硅氧烷，其中m≥1，；其中RH、OH、SO2H、NH2、CH3等。在常规的聚元素硅氧烷单体合成中，较常见有含氯、含氢、含烷氧基、含羟基、含乙烯基、含胺基、含环硅氧烷等聚元素有机硅氧烷，其结构式为 或 铅蓄电池两极成流反应的内部载体是电解质，本组合物的物质结构主要组份仍然是硫酸和水。A组份和B组份在硫酸电解质中的添加，主要是与硫酸和水复合形成对两极成流反应活性更强的凝胶体系，因此对作为凝胶骨骼的组份A的要求是亲水性，否则很难形成与水相融的稳定凝胶体系。对A组份侧基官能基团的化学活性选择，应是在吸附水的凝胶体系中比硫酸根离子活性稍弱又不能太弱的基团。否则其化学活性比硫酸根离子强，会破坏硫酸根离子在凝胶体系中作为离子运动主角的地位；而其化学活性太弱，又会导致本组合物凝胶体系的电解质活性降低，不能满足铅蓄电池两极成流反应的基本要求。对A组份的分子量要求，既需要考虑工艺制作过程的因素，更要考虑到A组份与B及C组份混合后形成分子量更大的聚合物的因素，因此本专利技术选择其分子量小于3000，使(A+B+C组份)混和后可以保持良好的流动性。其中有机硅油B组份包括甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油等，应用时应选择粘度小于1500帕的有机硅油。B组份在复合配方中的重要作用之一是与A组份共聚作为A组份分子结构链段封端剂。在(A+B+C组份)共聚形成的分散均匀分布的混合体系中，当(A+B组份)与C、D和E组份的配比合理时，可产生形成无数个原子团簇活性中心，对提高复合电解质体系中的离子运动活性有特别加强作用。其中C组份正硅酸脂包括正硅酸甲脂Si(OCH3)4和正硅酸乙脂Si(OC2H5)4，它是制备有机硅化合物的良好溶剂。在常规电解质制备中的溶剂通常是水溶液，如果含水量过低容易出现电解质硬化。本专利技术的C组份在复合配方中的作用，首先是一种良好的有机硅溶剂，其两性偶联作用既容易与亲水性的A组份又容易与油相的B组份充分交联，因此C组份与A组份及B组份共聚时较易形成均匀的微分散体系。C组份与A组份及B组份化合形成的特殊复合骨骼，可使(A+B+C组份)在电解质凝胶体系中形成有利于离子定向运动的通道，使离子在其中跃迁。同时，这一复合电解质体系有利于在电极与电解液两相界面建立动态稳定的吸附双电层，加强离子在电极表面反应的活化能，使电极反应速度加快，从而增强了酸性蓄电池的大电流放电能力。D组份和E组份为电池业所用的常规纯水和硫酸。本专利技术提供的用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物的制备方法按以下步骤顺序进行1.首先按以下组份备好料取A组份为分子量小于3000的、主链骨架具有m个Si-O-Si或C-Si-O链段结构、侧基上有一种或一种以上活性基团R的、具有亲水性有机硅氧烷0.5-2体积份；其中RH、OH、SO2H、NH2、CH3等，m≥1。B组份为粘度小于1500帕的有机硅油，其中添加量为0.5-2体积份；C组份为含量为10-50wt％含量的正硅酸脂水溶液，2-50体积份；D组份为20-500体积份工业纯水。E组份为密度为1.40-1.60的硫酸，20-100体积份；2.然后将A组份、B组份与C组份充分搅拌混和均匀形成初乳；3.将步骤2的初乳混合物再添加20-500体积份纯水稀释均匀；以上原料均为化学纯；4.将步骤3的混合物中添加20-100体积份的密度为1.40-1.60的工业硫酸，在使用前应充分搅拌均匀。还包括在步骤2后所得到的稀释初乳液中或其最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物，包括以下组分和含量：Ａ组分：有机硅氧烷，或两种及两种以上有机硅氧烷按任意比例混合后的混合物，其添加量为０．５－２体积份；Ｂ组分：粘度小于２０００帕的有机硅油０．５－２体积份；Ｃ组分：１０ ％－５０ｗｔ％的正硅酸脂水溶液２－２０体积份；Ｄ组分：稀释用工业纯水，２０－５００体积份；Ｅ组分：密度为１．４０－１．６０的硫酸２０－１００体积份。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，
申请(专利权)人：刘粤荣，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]