一种铅酸蓄电池修复液及其制备方法、使用方法技术

本发明专利技术提供了一种铅酸蓄电池修复液及其制备方法、使用方法，该修复液包括以下原料：Mxene、乙酸铵、碳酸氢铵、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、蒙脱土、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠，氯乙基聚乙烯基吡啶盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、海藻酸钠和去离子水。本发明专利技术修复液能够有效地溶解硫酸铅结晶，并在电极板形成一层持久稳定的保护膜，从而使铅酸蓄电池再生的同时，能够有效阻止更多的硫酸铅结晶附着于电极板，进而增加蓄电池的使用寿命，同时，本发明专利技术采用的原料安全，对人体无害，制备方法简单、高效，对环境友好。境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种铅酸蓄电池修复液及其制备方法、使用方法


[0001]本专利技术属于铅酸蓄电池制造
，具体涉及一种铅酸蓄电池修复液及其制备方法、使用方法。

技术介绍

[0002]铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成、电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸蓄电池在电网储能和备用铅酸蓄电池内占比高达90％以上。目前在运的铅酸蓄电池数量巨大，每年报废的铅酸蓄电池数量也越来越大，这些报废的铅酸蓄电池如果处置不当将会严重危害人民群众身体健康和生态环境安全。
[0003]铅酸蓄电池失效的一个常见模式为正极活性物质的软化脱落，而活性物质软化脱落的主要原因是随着电池循环充放电的进行，正极活性物质二氧化铅的形态由化成后的无定型态向结晶化以及珊瑚化转变，因此二氧化铅的结晶化或珊瑚化造成了活性物质的软化和脱落。负极板物质硫酸铅结晶盐化是蓄电池报废的主要因素，占铅酸蓄电池过早报废原因的90％以上。针对这一问题，现有技术中所采用的方法包括大电流充电修复、高频脉冲修复、串联式修复以及负脉冲修复等，但目前采用的此类方法存在多种问题，如容易对电极板造成损伤以及难以深层次地去除硫酸结晶等，所以，亟需一种能够深层次修复且不会或较少造成电极板损伤的修复技术来解决上述问题。基于此，本专利技术开展了修复剂的研究，从而能够更有效地解决蓄电池的再生问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的问题，提供了一种铅酸蓄电池修复液及其制备方法、使用方法，本专利技术修复液能够有效地溶解硫酸铅结晶，并在电极板形成一层持久稳定的保护膜，从而使铅酸蓄电池再生的同时，能够有效阻止更多的硫酸铅结晶附着于电极板，进而增加蓄电池的使用寿命。本专利技术采用的原料安全，对人体无害，制备方法简单、高效，对环境较为友好。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种铅酸蓄电池修复液，由以下原料混配而成：
[0007]Mxene(迈科烯二维材料)、乙酸铵、碳酸氢铵、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、蒙脱土、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠，氯乙基聚乙烯基吡啶盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、海藻酸钠和去离子水。
[0008]过放电或放电后长期放置时，硫酸铅微粒在电解液中溶解，呈饱和状态，这些硫酸铅在温度低时重新结晶，而在结晶质硫酸铅析出。这样在一度析出的粒子上一次又一次地因温度变动而生长、发展，使结晶粒增大。这种硫酸铅的导电性不良、电阻大，溶解度和溶解速度又很小，充电时恢复困难。因而成为容量降低和寿命缩短的原因。正常的铅蓄电池在放电时形成硫酸铅结晶，充电时比较容易地还原为铅。如果电池地使用和维护不善，例如经常
充电不足或过放电，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅。这种硫酸铅用常规的方法充电很难还原，要求充电电压很高，由于充电时充电接受能力很差，大量析出气体。这种现象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化。它引起蓄电池容量下降，甚至成为蓄电池寿命终止的原因。一般认为，这种不可逆硫酸盐化的原因是硫酸铅的重结晶，粗大结晶形成之后溶解度减少。硫酸铅的重结晶使晶体变大，是由于多晶体系倾向与减小其表面自由能的结果。因此去除结晶化难溶的硫酸铅是增强蓄电池寿命的重要方法。
[0009]因而，本专利技术中，MXene制备成电极材料表现出更高的比容量和倍率性能，其存在抑制甚至消除了金属负极上的枝晶形成，延长可充电锂离子电池的使用寿命。基于此原理，其也可以抑制硫酸铅枝晶的形成。而本专利技术采用的乙酸铵则可以溶解硫酸铅沉淀。碳酸氢铵则具有起泡的作用，可以将部分溶解的结晶硫酸铅充分分散。蒙脱土的多孔疏松结构可以吸附硫酸铅细小结晶，多孔限制细小结晶继续增大而难溶。乙二胺四乙酸钠(EDTA)、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠、氯乙基聚乙烯基吡啶盐则有络合作用，可以络合硫酸铅晶体溶解下来的Pb2+离子，使之不易再重结晶成难溶晶体。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、海藻酸钠和去离子水则其到了分散作用，可起到保护分散的作用，防止硫酸铅再结晶团聚成难溶的块状大晶体。因此，本专利技术的修复液集二维多孔材料、抑制剂、溶解剂、络合剂、起泡剂、保护剂、分散剂于一体，充分溶解难溶硫酸铅大晶体并抑制防止其再生成大晶体而降低电池寿命。
[0010]进一步地，所述的铅酸蓄电池修复液按重量份数计，包括以下原料：
[0011]Mxene 8
‑
15份、乙酸铵6
‑
15份、碳酸氢铵1
‑
3份、乙二胺四乙酸钠(EDTA)0.5
‑
1份、蒙脱土3
‑
8份、聚马来酸酐1
‑
2份、聚苯乙烯磺酸钠0.6
‑
1.5份、氯乙基聚乙烯基吡啶盐(此盐的主要作用是络合Pb离子，且此物质是一种聚合物表面活性剂，可降低表面张力，充分溶解硫酸铅并使之不易再团聚而增大结晶。)0.5
‑
0.9份、聚乙烯吡咯烷酮0.4
‑
0.8份、海藻酸钠0.8
‑
2.5份和去离子水40
‑
85份。
[0012]进一步优选的，Mxene9
‑
12份，乙酸铵8
‑
10份，碳酸氢铵2份、乙二胺四乙酸钠(EDTA)0.5
‑
0.8份、蒙脱土3
‑
6份、聚马来酸酐1份、聚苯乙烯磺酸钠0.8
‑
1.2份、氯乙基聚乙烯基吡啶盐0.5
‑
0.6份、聚乙烯吡咯烷酮0.5
‑
0.6份、海藻酸钠0.8
‑
1.0份和去离子水60
‑
80份。
[0013]进一步地，所述Mxene结构为Ti3C2相结构，由HF刻蚀碳化钛铝MAX相制得。Mxene采用HF刻蚀碳化钛铝MAX相制得的Ti3C2相结构，可制成锂离子电池的负极材料，抑制晶体的生成。
[0014]进一步地，所述蒙脱土为经过Lewis酸改性后蒙脱土，采用Lewis酸改性为提高蒙脱土的活性。Lewis酸可以是无水ZnCl2、无水AlCl3、无水FeCl3等。
[0015]进一步地，所述聚苯乙烯磺酸钠分子量为8
×
104道尔顿，分子量低于此值后黏度不好，
[0016]分散性下降，分子量高于此参数后络合Pb离子性能变差。所以，本专利技术优选采用此分子量的聚苯乙烯磺酸钠。
[0017]进一步地，所述氯乙基聚乙烯基吡啶盐为分子量为30
×
104道尔顿的聚乙烯吡啶与氯乙烷在60℃下反应12小时后沉淀纯化处理后制得。氯乙基聚乙烯基吡啶盐为分子量为30
×
104道尔顿，低于此分子量参数的分散性和降表面张力效果不理想，高于此参数值则成本上升。
[0018]进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮为聚维酮K90，低于此参数值如聚维酮K30或者K60，则分散性下降，不易分散。
[0019]进一步地，所述海藻酸钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅酸蓄电池修复液，其特征是由以下物料混配而成：Mxene、乙酸铵、碳酸氢铵、乙二胺四乙酸钠、蒙脱土、聚马来酸酐、聚苯乙烯磺酸钠、氯乙基聚乙烯基吡啶盐、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠和去离子水。2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池修复液，其特征是物料按重量份数计，如下：Mxene 8
‑
15份、乙酸铵6
‑
15份、碳酸氢铵1
‑
3份、乙二胺四乙酸钠0.5
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1份、蒙脱土3
‑
8份、聚马来酸酐1
‑
2份、聚苯乙烯磺酸钠0.6
‑
1.5份、氯乙基聚乙烯基吡啶盐0.5
‑
0.9份、聚乙烯吡咯烷酮0.4
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0.8份、海藻酸钠0.8
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2.5份和去离子水40
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85份。3.根据权利要求1或2所述的一种铅酸蓄电池修复液，其特征是：所述蒙脱土为经过Lewis酸改性后蒙脱土。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述铅酸蓄电池修复液的制备方法，其特征是按如下步骤：(1)将Mxene、乙酸铵、碳酸氢铵、乙二胺四乙酸钠、蒙脱土分散于...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆智青，
申请(专利权)人：广东润元能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：