一種蓄電池用的有機高分子組合物和制備方法及用途技術

本發(fā)明專利技術涉及一種鉛蓄電池用的有機高分子組合物和制備方法及作為電解質或化成液用途。該組合物組分和含量為：Ａ．聚元素有機硅氧烷０．５－２份；Ｂ．有機硅油０．５－２份；Ｃ．密度為１．４０－１．６０的硫酸１０－５０份；Ｄ．稀釋用水１０－３００份。該組合物的制法是先將Ａ與Ｂ組份充分攪拌混合；再添量Ｄ組份稀釋，然后再將Ｃ組份混入。該組合物用作蓄電池電解質，或作為鉛蓄電池極板的化成液，有效提高蓄電池的低溫放電能力和壽命及各項電氣性能指標，降低電解質對極板的腐蝕性。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種用作鉛蓄電池的電解質或化成液的組合物，特別是涉及一種鉛蓄電池用的有機高分子組合物和制備方法及作為電解質或化成液用途。蓄電池的基礎結構在150年前已形成雛形，其電化原理是用兩種不同金屬的電極浸于酸性或堿性電解液中，當其中的一個電極同電解液間產生電化作用，則電極間便有電位存在。電位差的大小視組成電極的金屬和電解液的性質而定。在常規(guī)的鉛蓄電池中，通常采用蒸餾水稀釋濃硫酸作為電解質。傳統(tǒng)鉛酸蓄電池普遍在工藝制造上，由于制造工藝的原因，對酸性電解質處理不當會造成在制造、使用和廢棄后大面積的環(huán)境污染，成為對生活環(huán)境最大的污染源之一；由于硫酸電解質與極板的結構關系和腐蝕作用，存在鉛蓄電池大電流充電發(fā)熱量大，使用壽命短等一系列缺點。傳統(tǒng)開口式鉛酸蓄電池在使用中存在酸霧逸出、接口腐蝕等老大難問題，即使是加裝減壓密封閥的一般免維護電池也未能徹底解決接口腐蝕問題，給運輸和使用都帶來極大的不便。在近幾十年的技術發(fā)展中，鉛酸蓄電池出現(xiàn)了多次重大的改革。其中對工業(yè)進程有重大影響的，是日本湯淺公司于20世紀70年代率先實現(xiàn)的閥控型密封鉛蓄電池，這一外殼的結構性改革使鉛酸蓄電池的酸霧逸出下降至較低程度，目前這種密封式鉛蓄電池已在通訊、照明及部分機車起動、牽引領域獲得了廣泛應用。在目前的技改思路中，一般可歸結為兩類一是在鉛酸原理基礎上對極板進行減磅，例如采用覆鉛玻璃纖維、導電塑料取代鉛基板柵等降低極板重量的措施。另一種革新思路是尋求硫酸液環(huán)保替代品，后一方向越來越得到各國專家重視。如文獻1“固體電解質”(史美倫著，科學技術出版社，1982)，書中介紹“高能密度電池”是以β-氧化鋁陶瓷作為電解質的。還有固溶體電池等。本專利技術的有機高分子復合電解質在混合后的粘度會隨時間增大，以常溫物理形態(tài)區(qū)分可歸類為人們通常所稱的膠體電解質。在歷史上，最早在1809年已有實驗發(fā)現(xiàn)溶膠中的膠粒與固體接觸時，液-固兩相界面上會形成雙電層。對這一質點表面電荷的機制來源，目前理論上存在多種解釋，如電離、離子吸附、晶格取代、非水介質中質點荷電等多種學說。在工業(yè)進程中，較之采用硫酸、氫氧化鉀等常用的液態(tài)電解質而言，膠體電解質的發(fā)展一直較為緩慢，歷史上較有影響的實用膠體電池出現(xiàn)在20世紀50年代初期，目的是解決當時朝鮮戰(zhàn)場在嚴寒環(huán)境下的軍車起動問題。1965年專利公開，這種最早期應用硅酸鈉膠體電解質的蓄電池，被德國陽光公司首次推向民用市場。經(jīng)幾十年發(fā)展，目前已有不少國家成熟掌握以硅酸鹽電解質主要化學成分的膠體蓄電池，這類膠體電解質配方在各國的專利文獻中均有記載。其優(yōu)點是免用純硫酸，初步適應了對電解質的環(huán)保需求；缺點是產品的比能量較之鉛酸蓄電池為小，內阻較大，在使用中容易失水硬化，導致產品性能和壽命均不理想。應用有機高分子聚合物的膠體電解質，在目前已公開的專利或技術文獻中很少有報道。本專利技術的目的在于1．通過使用本專利技術的腐蝕性較低的有機高分子復合(膠態(tài))物取代硫酸電解質，改善了鉛蓄電池接口容易腐蝕的程度。2．為了有效地減少鉛酸蓄電池制作極板過程對環(huán)境的污染。3．為了降低電解質對蓄電池內部極板的腐蝕性，提高鉛蓄電池的使用壽命和比能量；4．為了克服已有鉛酸蓄電池內阻較大，在使用中容易失水硬化的缺點，有效地提高鉛蓄電池的綜合電氣性能，從而提供一種蓄電池用的有機高分子組合物和制備方法及用途。本專利技術的目的是這樣實現(xiàn)的本專利技術提供的一種鉛蓄電池用的有機高分子組合物，其組成包括A組份為分子量小于3000的、具有親水性和化學活性的聚元素有機硅氧烷，其中添加量為0.5-2體積份；B組份為有機硅油，其中添加量為0.5-2體積份；C組份為密度為1.40-1.60的硫酸，10-50體積份；D組份為純水，10-300體積份；該有機高分子組合物作電解質使用時，水的添加量為10-50體積份；當作化成液使用時水的添加量為50-300份。添加水的主要目的是稀釋混合后的A+B組份，并將復合配方中的硫酸密度調整至所需用途的密度值。還包括在混合后的A+B組份中添加十二烷基硫酸鈉或水溶性的聚乙烯醇(PVA)乳化劑，乳化劑添加量為0.1～0.5體積份。其中A組份包括主鏈骨架具有m個Si-O-Si或C-Si-O鏈段結構的聚元素有機硅氧烷，側基(支鏈)含一種或一種以上的不飽和親水活性基團R，如R為H、OH、SO2H、NH2、CH3等等，在現(xiàn)有的各國化工產品中已屬常規(guī)產品，如市場上供應的“側基含氫的有機硅氧烷”、“側基含胺基的有機硅氧烷”、或含氯、含烷氧基、含羥基、含乙烯基、含胺基、含環(huán)硅氧烷等有機硅氧烷，其結構式為 m=正整數(shù)；在本專利技術的組合物作電解質時，對A組份的側基官能基團需選擇其聚合物的親水性和化學活性，其分子量小于3000，使之可以保持良好的流動性。其中有機硅油B組份包括甲基硅油、乙基硅油、甲基苯基硅油、含腈硅油等，應用時應選擇粘度小于1500帕的有機硅油。B在復合配方中的重要作用之一是與A共聚作為A分子結構鏈段封端劑。在(A+B)共聚形成的水相與油相混合體系中，當(A+B)與C和D的配比合理時，可產生形成無數(shù)個原子團簇活性中心，對提高復合電解質體系中的離子運動活性有特別加強作用。研究認為，(A+B)在復合電解質體系中的均勻存在，可形成有利于離子定向運動的通道，使離子在其中躍遷。同時，這一復合電解質體系有利于在電極與電解液兩相界面建立動態(tài)穩(wěn)定的吸附雙電層，加強離子在電極表面反應的活化能，使電極反應速度加快，從而增強了酸性蓄電池的大電流放電能力。C組份和D組份為電池業(yè)所用的常規(guī)硫酸和純水。木專利技術的制備方法按以下工藝進行1、首先按A組份為分子量小于3000的、具有親水性和化學活性的聚元素有機硅氧烷，其中添加量為0.5-2體積份；B組份為有機硅油，其中添加量為0.5-2體積份；C組份為密度為1.40-1.60的硫酸，10-50體積份；D組份為水，備好料，然后將A組份與B組份充分攪拌混合；2、將充分混合后的步驟1的混合物再添量D組份稀釋，然后再與C復合，最后通過D組份添加量的調整使C組份在配方中的密度適合使用用途。為使A+B混合體系混和得較好，可在A組份與B組份混和均勻后，先添加0.5-2份體積的D組份，或添加十二烷基硫酸鈉或水溶性的聚乙烯醇(PVA)乳化劑，乳化劑添加量的體積配比為0.1～0.5份。值得注意的是C組份的濃度選擇范圍當C組份與(A+B)化合時，C組份的化合濃度是一個關鍵問題。實驗表明，如C組份的濃度過低，會因活性不足使復合配方不能形成充分均勻的分散體系，過早產生粗顆粒多聚體，導致復合電解質的離子運動能力降低。如果C組份的濃度過高，又可能使(A+B組份)混合體系被強烈氧化，導致聚合物出現(xiàn)脫水碳化，降低復合電解質的離子活性及使用壽命。當本復合配方作為極板化成液使用時，應首先按電解質使用的D組份添加量進行混合，然后再繼續(xù)添量D組份稀釋至常規(guī)化成制度規(guī)定的C組份密度。專利技術提供的一種鉛蓄電池用的有機高分子組合物的用途為用作鉛蓄電池使用的電解質或用作蓄電池極板的化成液。下面以鉛蓄電池制作為例說明本專利技術的有機高分子組合物的用途和優(yōu)點。1、作為鉛蓄電池的電解質使用時，本專利技術的有機高分子組合物在所述的組分配比范圍內，可選擇以復合電解質中的硫酸密度為基準，通過C組份和D組份比例校準至常溫硫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種蓄電池用的有機高分子組合物，包括以下組分和含量： Ａ．聚元素有機硅氧烷０．５－２體積份； Ｂ．有機硅油０．５－２體積份； Ｃ．密度為１．４０－１．６０的硫酸１０－５０體積份； Ｄ．稀釋用水，１０－３００體積份。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉粵榮，
申請(專利權)人：劉粵榮，
類型：發(fā)明
國別省市：11[中國|北京]