本發(fā)明涉及鉛蓄電池制造
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種鉛蓄電池用膠體母液的制備方法。
背景技術(shù)：
：膠體電池電解質(zhì)是利用二氧化硅的表面羥基在硫酸根橋聯(lián)作用下，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而固定住硫酸電解液，使其由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)。膠體電解液可以有效防止硫酸分層，使鉛酸蓄電池充放電平穩(wěn)；起動(dòng)性能和耐深放電性能得到很好的提升；也抑制了硫酸鉛晶體的長(zhǎng)大，減少了極板的不可逆硫酸鹽化，延長(zhǎng)了電池循環(huán)壽命。氣相二氧化硅是電解質(zhì)中主流膠凝劑，國(guó)內(nèi)外大型膠體蓄電池廠家均采用其作為膠凝劑。如CN103280602B的專利文獻(xiàn)公開(kāi)一種用于鉛酸蓄電池的膠體電解質(zhì)，該膠體電解質(zhì)包括膠凝劑、硫酸和硫酸鈉，所述膠凝劑包括氣相二氧化硅以及不同粒徑的分散硅膠A和分散硅膠B。利用大粒徑和小粒徑的分散硅膠及氣相二氧化硅制成膠體電解質(zhì)，并同時(shí)添加有助于改善電池電化學(xué)性能的添加劑硫酸鈉。在不增加膠體電解質(zhì)中硅含量的前提下，實(shí)現(xiàn)了膠體電解質(zhì)兩方面關(guān)鍵性能的突破：首先凝膠強(qiáng)度有所增強(qiáng)；其次延長(zhǎng)膠凝時(shí)間。如何將二氧化硅有效的加入電池單格中，目前采用的方法也大有不同，有將氣相二氧化硅粉料直接與稀硫酸進(jìn)行高速剪切混合，也有將硅溶膠直接與稀硫酸進(jìn)行混合，但都因?yàn)槟z體電解質(zhì)粘度大或膠凝時(shí)間短等問(wèn)題造成難以灌膠、設(shè)備要求高等問(wèn)題。后續(xù)出現(xiàn)先進(jìn)行以氣相二氧化硅配制成膠體母液后再與稀硫酸進(jìn)行混合的方式，基本可消除前述問(wèn)題.目前，膠體母液的制備尚無(wú)一套完整的制備工藝，膠體母液的質(zhì)量參差不齊，會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的性能。CN104051796A的專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種蓄電池膠體母液的配方及其制備方法，所述配方的百分比如下：二氧化硅12％～16％，純水80％～87％，添加劑0.4％～0.6％；所述制備方法：步驟一：將按上述比例的原料放入密閉容器中；步驟二：使用攪拌機(jī)對(duì)密閉容器中的原料進(jìn)行攪拌25min～40min；步驟三：將充分混合攪拌后的原料取出，即為成品。步驟二中對(duì)原料進(jìn)行攪拌的同時(shí)，向密閉容器的夾層中注入冷水進(jìn)行降溫，所述密閉容器中的溫度需保持在30℃～40℃。通過(guò)一系列的制備方法制作出擁有較好品質(zhì)的膠體母液，提高使用其膠體母液的蓄電池的質(zhì)量，并且通過(guò)控溫?cái)嚢?，使膠體母液的品質(zhì)得到極大的提升，增加了產(chǎn)品的出產(chǎn)量。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)提升膠體母液品質(zhì)的前提是氣硅膠體分散液必須分散充分、足夠均勻，而目前尚無(wú)相關(guān)制備工藝的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種鉛蓄電池用膠體母液的制備方法，制備過(guò)程中通過(guò)比較粒度值判斷膠體母液的分散均勻程度，可在短時(shí)間內(nèi)確定分散配制工藝是否合適，為生產(chǎn)高質(zhì)量的膠體母液提供工藝保障。一種鉛蓄電池用膠體母液的制備方法，包括以下步驟：(1)將氣相二氧化硅與水混合，剪切分散；(2)等間隔時(shí)間取樣，測(cè)定D90，當(dāng)連續(xù)三次的D90的差值在5％以內(nèi)則停止剪切分散，取出充分混合的原料，即為成品。本發(fā)明在原材料混合分散過(guò)程中，連續(xù)取樣檢測(cè)樣品的粒度值，通過(guò)比較前后次樣品的粒度值即可判斷出原材料分散均勻程度。本發(fā)明以粒徑D90作為分析值，以nm為單位，保留一位小數(shù)修正數(shù)值。研究表明，將連續(xù)三次D90的差值在5％以內(nèi)的分散液分別靜置4h、24h、48h、72h、168h、336h、504h、672h后，進(jìn)行黏度與粒度分析，測(cè)試值基本相當(dāng)，證實(shí)了分散液已處于穩(wěn)定期。同時(shí)采用該分散液制作6-DZM-20電池，測(cè)試循環(huán)壽命并分析了壽命終止時(shí)電解液分布情況，結(jié)果基本一致。實(shí)踐證明，D90的差值在5％以內(nèi)分散均勻的效果基本一致。鉛酸動(dòng)力電池極群均為有壓縮率的裝配(即有一定的裝配壓力)，對(duì)電解液的流動(dòng)性有較高要求(氣相二氧化硅含量會(huì)直接影響電解液的流動(dòng)性，含量越高流動(dòng)性越差)，同時(shí)要滿足在化成充電后形成凝膠狀態(tài)的電解液，此時(shí)的氣相二氧化硅的含量為0.5％～2.5％，針對(duì)緊裝配的動(dòng)力電池優(yōu)選的為0.5％～1.0％，而作為較松裝配的儲(chǔ)能電池優(yōu)選的為1.8％～2.2％。因此，在制備膠體母液時(shí)，控制原材料的用量滿足上述條件，作為優(yōu)選，所述氣相二氧化硅質(zhì)量百分比為10-20％。更為優(yōu)選，所述氣相二氧化硅質(zhì)量百分比為15％。本發(fā)明的制備工藝可在封閉的反應(yīng)釜中進(jìn)行，真空抽取上述配比的原材料，利用高速剪切循環(huán)方法進(jìn)行配制。為了使原材料得到有效的混合分散，在保障產(chǎn)量的同時(shí)節(jié)省操作時(shí)間，原材料占反應(yīng)釜容積的85％～95％。作為優(yōu)選，步驟(1)中，剪切分散的線速度為20-30m/s。更為優(yōu)選，步驟(1)中，剪切分散的線速度為25m/s。氣相二氧化硅分散液需要較高的剪切能量才能分散得均勻，膠體電解液中氣相二氧化硅顆粒是通過(guò)羥基的氫鍵作用連接到一起形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，若攪拌形成不了剪切力則無(wú)法發(fā)揮材料的性能。氣相二氧化硅和去離子水混合之初，分散液達(dá)不到均勻分散的程度，為了節(jié)省操作成本，可選擇剪切分散一段時(shí)間之后開(kāi)始進(jìn)行取樣檢測(cè)，作為優(yōu)選，在剪切分散15-40min后開(kāi)始進(jìn)行等間隔時(shí)間取樣，根據(jù)氣硅固體含量的高低確定取樣時(shí)間，更為優(yōu)選的，固體含量為10％時(shí)剪切20min即可取樣，固體含量為15％時(shí)剪切30min即可取樣，固體含量為20％時(shí)剪切40min即可取樣。作為優(yōu)選，間隔時(shí)間為5-10min。高速剪切時(shí)間越短對(duì)減少工藝成本與設(shè)備損耗越有利，由于粒度分析所需時(shí)間在3～5min，更為優(yōu)選，間隔時(shí)間為5min。為了保證比較結(jié)果的準(zhǔn)確性，取樣時(shí)抽取反應(yīng)釜中同一位置的樣品。本發(fā)明具備的有益效果：(1)本發(fā)明提供了一種有效的鉛蓄電池膠體母液制備工藝，操作方便、分析過(guò)程簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠，保證生產(chǎn)出來(lái)的膠體母液批次間的一致性。(2)由于配制過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合樣品的分散程度，本發(fā)明方法特別適用于硅基材料變更或制備工藝變化的情況。具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。實(shí)施例1在500L的反應(yīng)釜中真空抽吸定量加料，高速剪切循環(huán)方式進(jìn)行配制。膠體母液組成：納米級(jí)氣相二氧化硅，10％；其余為去離子水。物料占反應(yīng)釜容積的95％。配制方法：氣相二氧化硅與去離子水混合，以線速度為25m/s的循環(huán)剪切機(jī)進(jìn)行分散。在循環(huán)剪切20min、25min、30min、35min、40min時(shí)分別抽取樣品各100mL進(jìn)行粒度分析，結(jié)果如表1所示。表1剪切時(shí)間20min25min30min35min40minD90粒徑(nm)396.0337.4300.1296.5292.8從5段時(shí)間取樣測(cè)試結(jié)果看，30min、35min、40min的粒徑測(cè)試值已趨于穩(wěn)定，故停止循環(huán)剪切機(jī)工作，取出充分混合的原料，即為成品。實(shí)施例2在500L的反應(yīng)釜中真空定量加料，高速剪切循環(huán)方式進(jìn)行配制。膠體母液組成：納米級(jí)氣相二氧化硅，15％；其余為去離子水。物料占反應(yīng)釜容積的90％。配制方法：氣相二氧化硅與去離子水混合，以線速度為25m/s的循環(huán)剪切機(jī)進(jìn)行分散。在循環(huán)剪切30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min時(shí)分別抽取樣品各100mL進(jìn)行粒度分析，結(jié)果如表2所示。表2剪切時(shí)間30min35min40min45min50min55min60minD90粒徑(nm)1885.21282.1711.5451.5315.8301.2294.3從取樣測(cè)試結(jié)果看，50min、55min、60min的粒徑測(cè)試值已趨于穩(wěn)定，故停止循環(huán)剪切機(jī)工作，取出充分混合的原料，即為成品。實(shí)施例3在500L的反應(yīng)釜中真空抽吸定量加料，高速剪切循環(huán)方式進(jìn)行配制。膠體母液組成：納米級(jí)氣相二氧化硅，20％；其余為去離子水。物料占反應(yīng)釜容積的85％。配制方法：氣相二氧化硅與去離子水混合，以線速度為25m/s的循環(huán)剪切機(jī)進(jìn)行分散。在循環(huán)剪切40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min時(shí)分別抽取樣品各100mL進(jìn)行粒度分析，結(jié)果如表3所示。表3從取樣測(cè)試結(jié)果看，70min、75min、80min的粒徑測(cè)試值已趨于穩(wěn)定，故停止循環(huán)剪切機(jī)工作，取出充分混合的原料，即為成品。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3