一種鉛酸電池增壽液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉛酸電池增壽液及其制備方法。所述的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì)，包括碳納米材料0.03～30%、無機(jī)鹽0～20%和有機(jī)添加物0.01～10%，余量為水。本發(fā)明的鉛酸電池增壽液，其效果好，能有效的延長(zhǎng)新鉛酸電池的使用壽命和提高廢舊鉛酸電池的容量，該鉛酸電池增壽液的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，因此本發(fā)明在鉛酸電池領(lǐng)域具有十分誘人的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種鉛酸電池增壽液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于提升新鉛酸電池的性能以及廢舊鉛酸電池修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉛酸電池增壽液及其制備方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]鉛酸電池是歷史最為悠久的二次電池，具有無記憶效應(yīng)、電能效率高達(dá)60%、高低溫性能好、單節(jié)電壓高、高倍率發(fā)電性能等優(yōu)點(diǎn)，并且以其極高的性價(jià)比仍是世界上應(yīng)用最廣泛的可充電電池(韓士良.哈爾濱鐵道科技，2012，03:45-46)。目前，鉛酸電池是社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和人類中不可缺少的產(chǎn)品，在蓄電池領(lǐng)域中仍占有舉足輕重的地位并，對(duì)減少燃油汽車和燃油摩托車的污染也做出了巨大貢獻(xiàn)。但鉛酸蓄電池的使用壽命較短，因而在消除了燃油污染的同時(shí)產(chǎn)生了大量廢棄的鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池在廢棄后若得不到有效地處理，將嚴(yán)重污染環(huán)境和土壤，其破壞性具有一定的不可逆轉(zhuǎn)性，近年來頻發(fā)血鉛超標(biāo)事件，其肇事者即為鉛酸蓄電池(孫秀艷.人民日?qǐng)?bào)，2011年5月5日，第020版:1-3)。因此，開發(fā)能夠極大的延長(zhǎng)鉛酸電池的使用壽命以及有效地處理廢棄鉛酸電池的新技術(shù)，具有十分重要的社會(huì)意義，而且能夠創(chuàng)造出較大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]鉛酸電池在使用過程中由于負(fù)極硫酸鹽化、正極板柵腐蝕等失效模式導(dǎo)致其電化學(xué)性能逐漸下降(汝寶星.技術(shù)與開發(fā)，2005，08:32-33)。普通鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)壽命一般為2-3年，但是其實(shí)際使用常常只有I年或更短時(shí)間，免維護(hù)鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)壽命為7-15年，但其實(shí)際使用壽命也遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于預(yù)期使用壽命。而鉛酸的消耗量極其巨大，能源存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展需要不斷的新技術(shù)的支撐，通過材料添加的方式延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，將成為一種十分經(jīng)濟(jì)有效的手段。如果能通過一些合理的手段延長(zhǎng)鉛酸電池的壽命或者能夠?qū)①M(fèi)舊鉛酸電池進(jìn)行修復(fù)，將鉛酸電池產(chǎn)品的使用壽命延長(zhǎng)50%，實(shí)際上相當(dāng)于增加了 50%的產(chǎn)量，這是一種低成本高效益的技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化前景十分樂觀。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種效果非常好的鉛酸電池增壽液及其制備方法，該制備方法具有工藝簡(jiǎn)單易行、成本低廉、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，在廢舊鉛酸電池的修復(fù)以及延長(zhǎng)新鉛酸電池的使用壽命等應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明的鉛酸電池增壽液，其特征在于，所述的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì)，包括碳納米材料0.03?30%、無機(jī)鹽O?20%和有機(jī)添加物0.01?10%，余量為水；
[0006]所述的碳納米材料可以是碳納米管、碳納米纖維、納米碳粉、乙炔黑或石墨烯等物質(zhì)中的一種、二種或幾種的組合物；
[0007]所述的無機(jī)鹽可以是硫酸鹽、硝酸鹽或氯化物等中的一種、二種或幾種的組合物；
[0008]所述的有機(jī)添加物為聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚己內(nèi)酯、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、異丁醇、四丁基溴化銨、四丁基硫酸氫銨或四丁基碘化銨中的一種、二種或幾種的組合物。
[0009]本發(fā)明的鉛酸電池增壽液是通過以下方法制備的，該方法包括以下步驟:
[0010]按上述鉛酸電池增壽液的配方稱量各組份，將碳納米材料進(jìn)行表面處理，然后將其分散于水相體系中，再依次添加無機(jī)鹽和有機(jī)添加物，攪拌均勻進(jìn)行超聲處理后得到鉛酸電池增壽液；
[0011]所述的將碳納米材料進(jìn)行表面處理，其表面處理為熱處理、酸處理或氨腐蝕處理，所述的熱處理是在空氣、氮?dú)狻錃?、二氧化碳或水蒸氣氣氛中?00?1050°C條件下，處理
0.1?7小時(shí)；所述的酸處理是采用硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸中的一種、二種或幾種酸的混合物，在30?90°C條件下，處理0.1?6小時(shí)；所述的氨腐蝕處理是在氨氣或含有氨氣的混合氣氛中，在600?1100°C條件下，處理0.1?8小時(shí)。
[0012]所述的硫酸鹽可以是硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸鎳等等。
[0013]所述的硝酸鹽可以是硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸錳、硝酸鈰、硝酸鑭等等。
[0014]所述的氯化物可以是氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化銅、三氯化鋁、氯化鋅、氯化鎂、
氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯化鈷、氯化錳等等。
[0015]所述的酸處理中的硫酸、硝酸、磷酸和鹽酸，優(yōu)選濃硫酸、濃硝酸、濃磷酸和濃鹽酸或其中二種濃酸的混酸，如果是采用混酸處理則優(yōu)選濃硫酸和濃硝酸的混酸，二者的體積配比優(yōu)選3:1。
[0016]所述的含有氨氣的混合氣氛，優(yōu)選氮?dú)?氨氣混合氣，混合氣的體積配比優(yōu)選40%/60%。
[0017]所述的超聲，其超聲條件可以是在25_90°C條件下，超聲處理0.l_8h。
[0018]優(yōu)選，所述的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì)，包括碳納米管2%、石墨烯2%、納米碳纖維5%、碳納米粉18%，硫酸鈉2%、硝酸鈉1.5%和四丁基溴化銨8%，余量為水，將碳納米管、石墨烯、納米碳纖維和碳納米粉，用體積比為3:1的濃硝酸和濃硝酸的混酸，在80°C條件下處理1.5小時(shí)，處理后將溶液用清水洗凈，在110度條件下，干燥3小時(shí)，再將烘干后的碳納米管、石墨烯、納米碳纖維和碳納米粉樣品分散在水溶液中，依次加入硫酸鈉、硝酸鈉和四丁基溴化銨，在室溫條件下，攪拌加熱2小時(shí)，然后在室溫下超聲處理4小時(shí)，超聲功率300W，得到鉛酸電池增壽液。
[0019]本發(fā)明的鉛酸電池增壽液，其效果好，能有效的延長(zhǎng)新鉛酸電池的使用壽命和提高廢舊鉛酸電池的容量，該鉛酸電池增壽液的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，因此本發(fā)明在鉛酸電池領(lǐng)域具有十分誘人的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0020]圖1是本發(fā)明的鉛酸電池增壽液對(duì)鉛酸廢舊電池的修復(fù)過程示意圖。而增壽液對(duì)新的鉛酸電池性能影響的測(cè)試的基本過程是，首先進(jìn)行幾次充放電測(cè)試，得到電池的初始容量；然后，加入鉛酸電池增壽液，進(jìn)行幾次充放電測(cè)試，得到電池的容量，比較添加鉛酸電池增壽液前后電池容量的變化?！揪唧w實(shí)施方式】:
[0021]以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]本實(shí)施例的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì)，包括碳納米管
0.03%、硫酸鈉15%、硝酸鋅3%、氯化鉀2%和聚乙烯醇0.01%，余量為水。將碳納米管置于玻璃燒瓶中，加入濃硫酸和濃鹽酸的混酸(體積配比為2:1)，在50°C條件下處理碳納米管粉末6小時(shí)，處理后將溶液用清水洗凈，在110度條件下，干燥3小時(shí)。然后，將烘干后的碳納米管樣品分散在水溶液中，依次加入硫酸鈉、硝酸鋅、氯化鉀和聚乙烯醇，在60度下，攪拌加熱4小時(shí)，然后在室溫下超聲處理0.1小時(shí)，超聲功率200W，得到鉛酸電池增壽液樣品。
[0024]按照?qǐng)D1所示對(duì)廢舊鉛酸電池進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)過程為:將廢舊鉛酸電池進(jìn)行放電，放電完成后，再加入鉛酸電池增壽液，充電，電池充滿，設(shè)置放電電流再進(jìn)行放電，經(jīng)多次循環(huán)放電后，待電池容量穩(wěn)定后，即可得到穩(wěn)定的電池電容，即廢舊鉛酸電池的修復(fù)完成。
[0025]對(duì)本實(shí)施例的鉛酸電池增壽液的測(cè)試結(jié)果如下表1所示:
[0026]表1
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種鉛酸電池增壽液，其特征在于，所述的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì)，包括碳納米材料0.03?30%、無機(jī)鹽O?20%和有機(jī)添加物0.01?10%，余量為水； 所述的碳納米材料是碳納米管、碳納米纖維、納米碳粉、乙炔黑或石墨烯中的一種、二種或幾種的組合物； 所述的無機(jī)鹽是硫酸鹽、硝酸鹽或氯化物中的一種、二種或幾種的組合物； 所述的有機(jī)添加物為聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚己內(nèi)酯、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、異丁醇、四丁基溴化銨、四丁基硫酸氫銨或四丁基碘化銨中的一種、二種或幾種的組合物。
2.—種權(quán)利要求1所述的鉛酸電池增壽液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按權(quán)利要求1所述的鉛酸電池增壽液的配方稱量各組份，將碳納米材料進(jìn)行表面處理，然后將其分散于水相體系中，再依次添加無機(jī)鹽和有機(jī)添加物，攪拌均勻進(jìn)行超聲處理后得到鉛酸電池增壽液； 所述的將碳納米材料進(jìn)行表面處理，其表面處理為熱處理、酸處理或氨腐蝕處理，所述的熱處理是在空氣、氮?dú)?、氫氣、二氧化碳或水蒸氣氣氛中?00?1050°C條件下，處理0.1?7小時(shí)；所述的酸處理是采用硫酸、硝酸、鹽酸、磷酸中的一種、二種或幾種酸的混合物，在30?90°C條件下，處理0.1?6小時(shí)；所述的氨腐蝕處理是在氨氣或含有氨氣的混合氣氛中，在600?1100°C條件下，處理0.1?8小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的硫酸鹽為硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸銅、硫酸鎂、硫酸鋁、硫酸鋁鉀、硫酸鋅、硫酸亞鐵、硫酸鐵或硫酸鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的硝酸鹽是硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣、硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸鋅、硝酸鎂、硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸錳、硝酸鈰或硝酸鑭。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的氯化物是氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化銅、三氯化鋁、氯化鋅、氯化鎂、氯化亞鐵、氯化鐵、氯化鎳、氯化鈷或氯化錳。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的含有氨氣的混合氣氛為氮?dú)?氨氣混合氣，混合氣的體積配比40%/60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的超聲，其超聲條件是在25-90°C條件下，超聲處理0.l_8h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的鉛酸電池增壽液為水相體系，按總質(zhì)量分?jǐn)?shù)100%計(jì),包括碳納米管2%、石墨烯2%、納米碳纖維5%、碳納米粉18%,硫酸鈉2%、硝酸鈉1.5%和四丁基溴化銨8%，余量為水，將碳納米管、石墨烯、納米碳纖維和碳納米粉，用體積比為3:1的濃硝酸和濃硝酸的混酸，在80°C條件下處理1.5小時(shí)，處理后將溶液用清水洗凈，在110度條件下，干燥3小時(shí)，再將烘干后的碳納米管、石墨烯、納米碳纖維和碳納米粉樣品分散在水溶液中，依次加入硫酸鈉、硝酸鈉和四丁基溴化銨，在室溫條件下，攪拌加熱2小時(shí)，然后在室溫下超聲處理4小時(shí)，超聲功率300W，得到鉛酸電池增壽液。
【文檔編號(hào)】H01M10/12GK103779621SQ201410010798
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】田耕 申請(qǐng)人:廣州北峻工業(yè)材料有限公司