專利名稱：鉛酸蓄電池電解液添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉛酸蓄電池電解液，尤其是涉及一種可進(jìn)行快速充電的鉛酸蓄電池的電解液。
在今天許多領(lǐng)域，特別是電動(dòng)車行業(yè)的興起，電池的快速充電問題越來(lái)越受到重視。為滿足快速充電的要求，必須解決目前鉛酸電池充電中存在的兩大問題，一是充電過程中的電池極化嚴(yán)重，當(dāng)以大電流進(jìn)行充電時(shí)，電池極化使充電電壓很快升至析氣電壓，這時(shí)再使用大電流，并沒有提高充電效率，相反，對(duì)電池本身還有一定的損傷；二是電池的耐腐蝕能力，循環(huán)過程中，特別是以大電池進(jìn)行充電的循環(huán)中，對(duì)電池極板損害極大，這樣嚴(yán)重影響鉛酸蓄電池的壽命。
為了提高蓄電池性能，常常采用在電池的正負(fù)極板中添加各種活性物質(zhì)，象使用一些陰極激活物質(zhì)如MnO2、CuO、NiOOH、PbO2、CFx等和使用碳粉末、金屬粉末等作為陰極糊混合料的導(dǎo)電材料，例如，(1)日本特開昭53-10828號(hào)發(fā)明中公開了在PbO2電極上涂布碳粉末的技術(shù)；(2)日本特開昭54-61642號(hào)發(fā)明中公開了同樣用碳懸濁液涂布的技術(shù)；另外(3)日本特開昭57-158955號(hào)發(fā)明中公開了在金屬鉛內(nèi)部加入碳纖維的技術(shù)；(4)CN 1146642A公開了在電解液中加入電解氧化的碳的技術(shù)。上述發(fā)明都是應(yīng)用碳素來(lái)降低電池的內(nèi)阻。
鉛酸蓄電池因其價(jià)格低廉，技術(shù)成熟，現(xiàn)在被大量地使用，雖然目前有許多新型電池開始出現(xiàn)，但鉛酸電池在許多領(lǐng)域還是有著無(wú)法替代的地位。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，鉛酸蓄電池在現(xiàn)有的使用中極板利用率大約只有30％左右，電池使用一段時(shí)間以后，極板的利用率還要低。特別是當(dāng)進(jìn)行連續(xù)的大電流充放電循環(huán)后，電池性能下降的很快。
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種高效復(fù)合型鉛酸蓄電池電解液添加劑，以適應(yīng)快速充電的市場(chǎng)需求。當(dāng)將該電解液添加劑加入到電池中時(shí)，能夠有效地降低電池內(nèi)阻，盡量消除充電時(shí)電池的極化，從而使用大電流充電能夠充入更多的電量，減少充電時(shí)間，同時(shí)通過復(fù)合成分的協(xié)同作用，降低大電流充電方式對(duì)電池的損害，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案而實(shí)現(xiàn)的。一種鉛酸蓄電池電解液添加劑，其特征在于其成分為碳素、多種無(wú)機(jī)鹽、抗氧劑264、防老劑MN、防腐劑和蒸餾水。
其中所述的各成分為組成 配比(按重量百分比) 優(yōu)選配比碳素0.2-5 0.45％硫酸鈉 0.3-3 0.44％硫酸鎂 0.2-2 0.33％硅酸鈉 0.1-1.5 0.2％乙酸鈉 0.07-0.70.11％乙酸鈷 0.001-0.05 0.02％磷酸0.5-8 1％抗氧劑264 0.1-2 0.211％防老劑MN0.1-2 0.103％蒸餾水 補(bǔ)充至100％本發(fā)明的鉛酸蓄電池電解液添加劑的制作方法分為以下幾個(gè)步驟1、碳素的制作通過電化學(xué)氧化的方法使碳的表面帶上負(fù)電荷，使其在充電時(shí)能夠被正極板所吸附，充分發(fā)揮其效用。
原料硫酸鈉、硫酸鎂、硅酸鈉、乙酸鈉和蒸餾水、纖維碳。以上述電解質(zhì)和蒸餾水配制電解液溶液，以纖維碳為陽(yáng)極通以直流電，進(jìn)行電解氧化，在此過程中，碳表面被電解水所產(chǎn)生的氧氣所氧化，生成帶有負(fù)離子的基團(tuán)。
2、將其它定量組分與上述制作的氧化碳混合摻雜，配制出復(fù)合型電解液添加劑。
本發(fā)明與上述例子不同的是碳素微粒只是作為復(fù)合成分的一個(gè)組分，與其它組分共同發(fā)揮協(xié)同作用，使電池電解液中加入本發(fā)明的添加劑后，不僅能有效地降低內(nèi)阻，還可以提高對(duì)大電流的接受能力，并延長(zhǎng)電池的使用壽命，從而改善了電池使用性能，保護(hù)電池。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的組成和實(shí)驗(yàn)效果。


圖1顯示實(shí)驗(yàn)中兩組電池充電接受能力對(duì)比情況；圖2顯示實(shí)驗(yàn)中1#電池循環(huán)前后電流接受能力對(duì)比情況；圖3顯示實(shí)驗(yàn)中2#電池循環(huán)前后電流接受能力對(duì)比情況；
圖4顯示實(shí)驗(yàn)中兩組電池充電接受能力比較情況；圖5顯示實(shí)驗(yàn)中兩組電池放電容量的比較情況；圖6顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，未加添加劑電池電池極板的圖片；圖7顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，加入本添加劑電池極板的圖片。
實(shí)施例1優(yōu)選碳素0.2、硫酸鈉0.3、硫酸鎂0.2、硅酸鈉0.1、乙酸鈉0.07、乙酸鈷0.001、磷酸0.5、抗氧劑264 0.1、防老劑MN 0.1、其余為蒸餾水。按照上述方法可制備出本發(fā)明的鉛酸蓄電池電解液添加劑。
實(shí)施例2優(yōu)選碳素5、硫酸鈉3、硫酸鎂2、硅酸鈉1.5、乙酸鈉0.7、乙酸鈷0.05、磷酸8、抗氧劑264 2、防老劑MN 2、其余為蒸餾水。按照上述方法可制備出本發(fā)明的鉛酸蓄電池電解液添加劑。
實(shí)施例3優(yōu)選碳素0.45％、Na2SO40.44％、MgSO40.33％、Na2SiO30.2％、CH3COONa 0.11％、乙酸鈷0.02％、磷酸1％、抗氧劑264 0.211％、防老劑MN 0.103％、蒸餾水補(bǔ)充至100％。
用上述方法制備出本發(fā)明的電解液添加劑，做電池對(duì)大電流接受能力的實(shí)驗(yàn)。
取兩節(jié)2V、2AH簡(jiǎn)易電池，(以一塊正極板和一塊負(fù)極板、隔板與比重為1.28的硫酸所組裝成)，其中一節(jié)電池，未加任何添加劑，另一節(jié)電池添加本發(fā)明所制作的復(fù)合添加劑，經(jīng)過初充電以后，每天以2.7V為限制電壓進(jìn)行恒壓限流充電，電腦記錄充電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)，每1秒鐘記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。然后以定電阻對(duì)電池放電。變化充電電流，分別以常規(guī)和大電流充電方式對(duì)電池進(jìn)行充電。分別描繪充電曲線的變化，得出恒流充電階段的結(jié)果，比較兩組電池在用不同電流充電時(shí)恒流階段充入的電量。
通過對(duì)比試驗(yàn)可以證明，在充電循環(huán)初期兩組電池充電接受能力差異不大，隨著循環(huán)的進(jìn)行，未加任何添加劑的電池大電流充電接受能力逐漸在下降，而加入本發(fā)明的電解液添加劑的電池，電池的充電接受能力，特別是大電流的充電接受能力不僅沒有下降，而且對(duì)于極板性能相對(duì)不是很好的電池還有較大的提高。
圖1是充電循環(huán)進(jìn)行五十次以后，兩組電池充電接受能力的對(duì)比情況。從圖中可以很清楚地看出，添加本發(fā)明的添加劑后，電池在大電流充電接受能力上有大幅度的提高。
圖2和圖3分別比較兩組電池在循環(huán)初期和后期充電接受能力的變化情況。
從圖2和圖3中可以看出，沒有添加任何電解液添加劑的電池，充、放電循環(huán)一段時(shí)間之后，電池的大電流接受能力明顯地降低，而添加本發(fā)明的電解液添加劑的電池，進(jìn)行一段循環(huán)以后，大電流的充電接受能力不僅沒有降低，對(duì)于性能不很好的電池，相應(yīng)的還有一定的增加。
圖4是未添加任何添加劑電池和添加本發(fā)明添加劑電池在用不同電流充電時(shí)充電接受能力的比較。從圖中可以看出在小電流時(shí)二者的差異不大，隨充電電流的增大，充電接受能力的優(yōu)劣逐漸明顯。
實(shí)施例4優(yōu)選碳素0.3％、Na2SO40.38％、MgSO40.3％、Na2SiO30.2％、CH3COONa 0.11％、乙酸鈷0.02％、磷酸1％、抗氧劑264 0.2％、防老劑MN 0.1％、蒸餾水補(bǔ)充至100％。
用上述方法制備出本發(fā)明的電解液添加劑，做電池使用壽命的實(shí)驗(yàn)。
取兩節(jié)2V、2AH簡(jiǎn)易電池，(以一塊正極板和一塊負(fù)極板、隔板與比重為1.28的硫酸所組裝成)，其中一節(jié)電池，未加任何添加劑，另一節(jié)電池添加本發(fā)明所制作的復(fù)合添加劑，經(jīng)過初充電以后，每天以2.7V為限制電壓進(jìn)行過充電試驗(yàn)，電腦記錄充電過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)，每1秒鐘記錄一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，繪制兩組電池容量變化曲線。因?yàn)檫^充電方式對(duì)極板的損害較大，所以縮短了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。當(dāng)空白電解液電池的極板嚴(yán)重腐蝕，容量迅速下降時(shí)停止試驗(yàn)。
圖5是循環(huán)過程中未加任何添加劑的電池與添加本添加劑的電池放電容量的比較，從圖中可以看出在循環(huán)開始的時(shí)候，兩種電池放電容量差別不大，但隨著循環(huán)的進(jìn)行，添加本發(fā)明添加劑的電池的放電容量總要高于未添加任何添加劑電池的放電容量，最后，當(dāng)空白電解液電池的極板嚴(yán)重腐蝕，容量迅速下降時(shí)停止試驗(yàn)。
圖6是試驗(yàn)結(jié)束時(shí)未加添本添加劑電池極板的圖片。從圖6中可以看出，沒有添加任何添加劑的電池，循環(huán)結(jié)束時(shí)極板嚴(yán)重?fù)p壞，從彩色圖中可以很明顯看出黑色部分為活性物質(zhì)呈層狀剝落。
圖7是加入添加本添加劑電池極板的圖片。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，電池極板未出現(xiàn)層狀剝落。
上述附圖中可以很清楚地看到未添加任何添加劑的電池在本說(shuō)明書實(shí)例2所述的實(shí)驗(yàn)條件下，極板脫落嚴(yán)重，活性物質(zhì)成片脫落；而添加本發(fā)明的添加劑的電池在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，極板未見明顯的損傷。由此可以看出，本發(fā)明的電解液添加劑可以有效的保護(hù)電池的極板，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種鉛酸蓄電池電解液添加劑，其特征在于其成分為碳素、多種無(wú)機(jī)鹽、抗氧劑264、防老劑MN、防腐劑和蒸餾水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池電解液添加劑，其特征在于其中所述的各成分為組成 配比(按重量百分比)碳素 0.2-5硫酸鈉0.3-3硫酸鎂0.2-2硅酸鈉0.1-1.5乙酸鈉0.07-0.7乙酸鈷0.001-0.05磷酸 0.5-8抗氧劑264 0.1-2防老劑MN 0.1-2蒸餾水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉛酸蓄電池電解液添加劑，其特征在于其中所述的各成分為組成 配比(按重量百分比)碳素 0.45硫酸鈉0.44硫酸鎂0.33硅酸鈉0.2乙酸鈉0.11乙酸鈷0.02磷酸 1抗氧劑264 0.211防老劑MN 0.103蒸餾水補(bǔ)充至100。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高效復(fù)合型鉛酸蓄電池電解液添加劑,它包括:碳素、多種無(wú)機(jī)鹽、抗氧劑264、防老劑MN、防腐劑和蒸餾水。該添加劑可有效降低電池內(nèi)阻,提高電池對(duì)大電流的接受能力并可延長(zhǎng)電池的使用壽命,是適用于可快速充電電池的良好添加劑。
文檔編號(hào)H01M10/08GK1381919SQ0111533
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2001年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者劉淑娟 申請(qǐng)人:北京嘉捷恒信能源技術(shù)有限責(zé)任公司