一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑及動力型鉛酸蓄電池用鉛膏的制作方法
【專利摘要】本發明涉及鉛酸蓄電池領域，特別涉及一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑及動力型鉛酸蓄電池用鉛膏。一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，該分散劑是含有5?10%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為7000~14000。本發明中所提的新型分散劑不僅能夠替代電池中添加的木質素所產生的抑制電池負極板收縮和去鈍化作用，還能解決木質素因電池溫度過高易溶解的難題。
【專利說明】
一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑及動力型鉛酸蓄電池用鉛膏
技術領域
[0001]本發明涉及鉛酸蓄電池領域，特別涉及一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑及動力型鉛酸蓄電池用鉛膏。
【背景技術】
[0002]鉛酸蓄電池具有價格低廉，使用方便，性能穩定的特點，一直被廣泛地應用到各個領域，特別是在動力電池領域，性能穩定，生產工藝成熟，價格低的優勢是其它類型電池無法企及的優勢，這樣的優勢也導致了動力電池在電動自行車行業的迅猛發展。
[0003]盡管動力型鉛酸蓄電池制造數量在近代有了突飛猛進的增長，但是在許多極板制作工藝以及方法上沒有很大的技術革新和改進，從最早的通過應用木隔板將正、負極進行隔斷放入硫酸溶液中，極板主要是鉛金屬或者鉛板柵結構，上面填充膏狀的化合物，這主要是氧化鉛、硫酸鉛和水，木隔板是為了防止正、負極短路，然而這些木隔板卻限制了電池的使用壽命，因為這種木質隔板在高濃度的酸溶液中易被降解，不能保持隔板的穩定性。在后面的鉛酸蓄電池發展中歷史上使用了新型的AGM隔板替代了原有的木質隔板，能將酸液儲存在隔板中，但經過試驗驗證使用了玻璃纖維隔板的電池不能充電充分，低溫和大電流容量與使用木質隔板的電池容量有所降低，后面通過實驗將木碎片加入到電池中電池充電接受能力和容量都得以恢復，最后通過結果分析認定這種物質成分為木質素磺酸鹽，由此木質素磺酸鹽就成了鉛酸蓄電池中不可少的添加劑。不過隨著后續實驗發現添加木質素磺酸鹽后阻礙了電池的充電效率，使電池的充電電壓過高，為了克服這個緩慢的充電過程，碳黑作為導電劑加入到極板中，在充電完成后電池中的木質素磺酸鹽吸附在硫酸鉛的表面上抑制硫酸鉛大顆粒的形成，有效的防止負極板收縮，從而保持了負極板表面發達和多孔結構。
[0004]鉛酸蓄電池是對材料純度非常敏感的類型產品，木質素作為造紙行業的副產物必須完成每個特定批次的木質素被確定是否合適于鉛酸蓄電池中的使用，唯一可靠的測試方法是生產測試電池和檢查充電驗收，直至形成特定合格的產品才能應用于鉛酸蓄電池中，同時木質素具有較高的熱敏感度，在高溫條件下易溶解，而且在電池使用的過程中存在著降解溶于電解液中。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，其能夠吸附于硫酸鉛和鉛表面形成覆蓋層，產生空間阻隔作用，有效的抑制了硫酸鉛大顆粒的形成。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，該分散劑是含有5-10%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為7000?14000。本發明中所提的新型分散劑不僅能夠替代電池中添加的木質素所產生的抑制電池負極板收縮和去鈍化作用，還能解決木質素因電池溫度過高易溶解的難題。
[0007]作為優選，萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為70-100%。
[0008]一種動力型鉛酸蓄電池用鉛膏，該鉛膏包括活性物質鉛粉、質量分數為30-60%的硫酸溶液、鉛膏添加劑和所述的動力型鉛酸蓄電池用分散劑，所述的動力型鉛酸蓄電池用分散劑的加入量是以粉體磺化芳烴分散劑的加入量來計算，磺化芳烴分散劑的加入量是鉛粉重量的0.01-1%。所述的鉛膏添加劑為鉛膏常用原料之一，可以根據實際生產需要進行選擇。
[0009]作為優選，所述的磺化芳烴分散劑在正極鉛膏中的加入量是鉛粉重量的0.01-
0.5%，磺化芳烴分散劑在負極鉛膏中的加入量是鉛粉重量的0.1-1%。
[0010]—種動力型鉛酸蓄電池用鉛膏的制造工藝，按原料的質量配比準確稱量后，在容量桶內依次加入去離子水和磺化芳烴分散劑，進行剪切，形成萘磺酸甲醛的縮合產物水溶液，然后加入活性物質鉛粉和鉛膏添加劑混合均勻后再加入硫酸溶液，用和膏機攪拌得到鉛膏。
[0011]本發明提供一種取代鉛酸蓄電池用基于天然提取的木質素磺酸鹽的新型分散劑，此種分散劑采用磺化芳烴聚合物制備合成，易于復制生產，相對于采用天然提取的木質素磺酸鹽的方法降低了生產成本和步驟，可以進行大范圍的推廣。這種新型磺化芳烴分散劑是一種能比木質素磺酸鹽具有更好膨脹效果的添加劑，能跟硫酸鋇在一個較簡易的混合分散設備中分散均勻，同時能加快電池充電轉換速率，縮短充電時間。
[0012]磺化芳香烴分散劑被廣泛認為是能提高硫酸鋇在漿中的分散性，減少添加劑與活性物質混合時間，讓極板產生更好的構架以抵御負極板在充放電過程中的收縮膨脹，減緩硫酸鉛顆粒的凝聚成形，同時還能提高鉛膏涂板可塑性和聯結力，從而大大的延長了電池的使用壽命和縮短充電時間。磺化芳烴分散劑使用量參考值為木質素磺酸鹽量的1/3?2/3，磺化芳烴分散劑在高溫的條件下的穩定性要遠遠好于木質素磺酸鹽。
[0013]本發明提供的是一種動力型鉛酸蓄電池用新型分散劑和使用方法，此類新型磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛縮合產物，它的醛類聚合物相對分子質量通常為7000?14000，作為一個分子量較高的磺化芳烴分散劑可用于電池鉛膏中，在鉛酸蓄電池中的添加量為鉛粉重量0.01-1%，在正極鉛膏中的添加量為鉛粉重量的0.01-0.5%，而在負極鉛膏中的添加量為鉛膏重量的0.1-1%，此磺化芳烴分散劑完全替代了木質素磺酸鹽，與去離子水混合時的溶解度很容易就達到了 200g/L甚至達到300g/L，易溶于水，優選具有高磺化度的磺化芳烴分散劑。
[0014]用常規方法制備的電池鉛膏，負極鉛膏通常包括氧化鉛、硫酸鋇，炭黑，硫酸和去離子水。正極鉛膏通常包括鉛氧化物、硫酸和去離子水。在我們實際應用生產中添加劑在其中的分散效果不是特別理想，導致最終和出的鉛膏跌落強度不夠，放入涂膏機中進行涂板時破壞板柵結構，極板表面缺膏和極板變形，對涂板的重量也不容易控制，增加涂板的難度同時會造成過程的成本損失。在這樣的情況下采用水溶性好的磺化芳烴分散劑和鉛膏混合有利于添加劑在活性物質中的分散效果，使用該方法得到的鉛膏可以得到更好的均一性。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施并不局限于下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護范圍。
[0016]在本發明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
[0017]實施例1
取100Kg鉛膏用鉛粉制備動力鉛酸蓄電池用負極板，加入90Kg含質量分數8%的萘磺酸甲醛縮合物的水性溶液(萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為80左右)，Ikg碳黑導電劑和3.75kg硫酸鋇，(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.72%)，然后對漿料進行高速攪拌5?8分鐘，攪拌完成后加入質量分數為45%的硫酸溶液120L，混合物在高強度攪拌條件下進行混合，在加硫酸溶液的過程中控制硫酸溶液的流速為8-10L/min，硫酸溶液需要在十五分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為30分鐘左右，相比于現在和膏整個過程花費時間40?50分鐘，縮短了和膏時間。
[0018]高濃度的硫酸溶液與鉛膏中的活性物質反應放出大量的熱，在這個過程中鉛膏溫度要保持在一個較高的水平上，在這個階段通過使用添加了磺化芳烴分散劑的鉛膏，保證了鉛膏與添加劑的均勻混合和一致性。
[0019]此外同樣重要的是在固化階段要保持適宜的溫度和空氣濕度，在此階段電池極板內部形成了良好的網狀結構，這些反應都是在極板固化階段發生的，負極板成分主要是堿式硫酸鉛、游離鉛和水。生產的鉛酸蓄電池容量和壽命都有所提高，還能提高電池中活性物質利用率。沒有木質素不會產生不利影響和改變電池的充電接受能力。萘磺酸甲醛縮合物的加入輔助分散硫酸鋇和炭黑，同時采用磺化芳烴分散劑的負極板更耐用，不易板結。
[0020]實施例2
取900kg的鉛膏用鉛粉制備動力鉛酸蓄電池用正極板，加入40kg的分散劑水溶液(其中萘磺酸甲醛縮合物的質量分數為5%，萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為90左右)和2kg導電石墨，(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.002%)，混合加入后進行高強度攪拌時間為5-8分鐘。混合均勻后將118L質量分數為50%的硫酸溶液中加入漿料中，在加硫酸溶液的過程中控制流速為10_12L/min，硫酸溶液在十二分鐘內加完，總共攪拌和膏過程時間為28分鐘左右，相比于現在正極和膏整個過程花費時間40?50分鐘，縮短了和膏時間，高濃度的硫酸溶液中加入并產生充分大量的熱使鉛膏處于一種較高的水平上。
[0021]在這一階段的混合形成視密度良好、可塑性達標的鉛膏，將電池鉛膏均勻覆蓋在整個板柵上以保證極板之間的均一性。此外同樣重要的是在固化階段要保持適宜的溫度和空氣濕度，在此階段電池極板內部形成了良好的網狀結構，這些反應都是在極板固化階段發生的，在此過程極板中應形成一定量的四堿式硫酸鉛，負極板成分主要是堿式硫酸鉛和游離鉛還有水。
[0022]通過使用混合均勻穩定的鉛膏涂出的極板一致性好，生產的鉛酸蓄電池容量和壽命都有所提高，還能提高電池中活性物質利用率。萘磺酸甲醛縮合物的加入輔助分散石墨，還能延緩因正極板鉛膏軟化造成的電池組單只落后，降低電池退貨率等問題。
[0023]實施例3
一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，該分散劑是含有8%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為12000 ο萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為95%。
[0024]實施例4
一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，該分散劑是含有5%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為7000 ο萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為70%。
[0025]實施例5
一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，該分散劑是含有10%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為14000 ο萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為85%。
[0026]實施例6
取500Kg鉛膏用鉛粉制備動力鉛酸蓄電池用負極板，加入62.5Kg含質量分數8%的萘磺酸甲醛縮合物的水性溶液(萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為85)(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的1%)，0.7kg碳黑導電劑和2kg硫酸鋇，然后對漿料進行高速攪拌8?10分鐘，攪拌完成后加入質量分數為45%的硫酸溶液65L，混合物在高強度攪拌條件下進行混合，在加硫酸溶液的過程中控制硫酸溶液的流速為4-5L/min，硫酸溶液需要在十五分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為35分鐘。
[0027]實施例7
取500Kg鉛膏用鉛粉，加入45Kg含質量分數10%的萘磺酸甲醛縮合物的水性溶液(萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為70)(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.9%)，0.5kg碳黑導電劑和
2.5kg硫酸鋇，然后對漿料進行高速攪拌8?10分鐘，攪拌完成后加入質量分數為50%的硫酸溶液60L，混合物在高強度攪拌條件下進行混合，在加硫酸溶液的過程中控制硫酸溶液的流速為3-4L/min，硫酸溶液需要在十五分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為30分鐘。
[0028]實施例8
取30Kg鉛膏用鉛粉，加入2.7Kg含質量分數5%的萘磺酸甲醛縮合物的水性溶液(萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為75)(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.45%)，0.09kg碳黑導電劑和
0.15kg硫酸鋇，然后對漿料進行高速攪拌8?10分鐘，攪拌完成后加入質量分數為50%的硫酸溶液2.4L，混合物在高強度攪拌條件下進行混合，在加硫酸溶液的過程中控制硫酸溶液的流速為0.25-0.30L/min，硫酸溶液在十二分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為32分鐘。
[0029]實施例9
根據本發明提供的動力型鉛酸蓄電池正極板制備方法，取450kg的鉛膏用鉛粉，加入32kg的分散劑水溶液(其中萘磺酸甲醛縮合物的質量分數為7%，萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為90)和2kg導電石墨，(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.5%)。混合加入后進行高強度攪拌時間為8-10分鐘。混合均勻后將58L質量分數為50%的硫酸溶液中加入漿料中，在加硫酸溶液的過程中控制流速為5-6L/min，硫酸溶液在十二分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為28分鐘。
[0030]實施例10
根據本發明提供的動力型鉛酸蓄電池正極板制備方法，取30kg的鉛膏用鉛粉，加入
0.033kg的分散劑水溶液(其中萘磺酸甲醛縮合物的質量分數為9%，萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為90左右)和0.06kg導電石墨，(萘磺酸甲醛縮合物是鉛粉重量的0.01%)，混合加入后進行高強度攪拌時間為5-6分鐘。混合均勻后將2.6L質量分數為50%的硫酸溶液中加入漿料中，在加硫酸溶液的過程中控制流速為0.8?lL/min，硫酸溶液在十二分鐘內加完，總共的攪拌和膏過程時間為25分鐘。
[0031]以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【主權項】
1.一種動力型鉛酸蓄電池用分散劑，其特征在于:該分散劑是含有5-10%的磺化芳烴分散劑的水性溶液，所述磺化芳烴分散劑是萘磺酸甲醛的縮合產物，該萘磺酸甲醛縮合物的相對分子質量為7000?14000。2.根據權利要求1所述的動力型鉛酸蓄電池用分散劑，其特征在于:萘磺酸甲醛縮合物的磺化度為70-100%。3.—種動力型鉛酸蓄電池用鉛膏，其特征在于:該鉛膏包括活性物質鉛粉、質量分數為30-60%的硫酸溶液、鉛膏添加劑和權利要求1所述的動力型鉛酸蓄電池用分散劑;所述的動力型鉛酸蓄電池用分散劑的加入量是以粉體磺化芳烴分散劑的加入量來計算，磺化芳烴分散劑的加入量是鉛粉重量的0.01-1%。4.根據權利要求3所述的動力型鉛酸蓄電池用鉛膏，其特征在于:所述的磺化芳烴分散劑在正極鉛膏中的加入量是鉛粉重量的0.01-0.5%，磺化芳經分散劑在負極鉛膏中的加入量是鉛粉重量的0.1-1%。5.—種動力型鉛酸蓄電池用鉛膏的制造工藝，其特征在于，按原料的質量配比準確稱量后，在容量桶內依次加入去離子水和磺化芳烴分散劑，進行剪切，形成萘磺酸甲醛的縮合產物水溶液，然后加入活性物質鉛粉混合均勻后再加入硫酸溶液，用和膏機攪拌得到鉛膏。
【文檔編號】H01M4/56GK105826567SQ201610315626
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】吳亮, 戴貴平, 吳秋菊, 柯娃, 石沫
【申請人】超威電源有限公司