一种铅酸电池增寿液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铅酸电池增寿液及其制备方法。所述的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计，包括碳纳米材料0.03～30%、无机盐0～20%和有机添加物0.01～10%，余量为水。本发明的铅酸电池增寿液，其效果好，能有效的延长新铅酸电池的使用寿命和提高废旧铅酸电池的容量，该铅酸电池增寿液的制备方法，工艺简单，因此本发明在铅酸电池领域具有十分诱人的应用前景。
【专利说明】一种铅酸电池增寿液及其制备方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于提升新铅酸电池的性能以及废旧铅酸电池修复领域，具体涉及一种铅酸电池增寿液及其制备方法。
【背景技术】:
[0002]铅酸电池是历史最为悠久的二次电池，具有无记忆效应、电能效率高达60%、高低温性能好、单节电压高、高倍率发电性能等优点，并且以其极高的性价比仍是世界上应用最广泛的可充电电池(韩士良.哈尔滨铁道科技，2012，03:45-46)。目前，铅酸电池是社会生产经营活动和人类中不可缺少的产品，在蓄电池领域中仍占有举足轻重的地位并，对减少燃油汽车和燃油摩托车的污染也做出了巨大贡献。但铅酸蓄电池的使用寿命较短，因而在消除了燃油污染的同时产生了大量废弃的铅酸蓄电池，铅酸蓄电池在废弃后若得不到有效地处理，将严重污染环境和土壤，其破坏性具有一定的不可逆转性，近年来频发血铅超标事件，其肇事者即为铅酸蓄电池(孙秀艳.人民日报，2011年5月5日，第020版:1-3)。因此，开发能够极大的延长铅酸电池的使用寿命以及有效地处理废弃铅酸电池的新技术，具有十分重要的社会意义，而且能够创造出较大的经济效益。
[0003]铅酸电池在使用过程中由于负极硫酸盐化、正极板栅腐蚀等失效模式导致其电化学性能逐渐下降(汝宝星.技术与开发，2005，08:32-33)。普通铅酸蓄电池的设计寿命一般为2-3年，但是其实际使用常常只有I年或更短时间，免维护铅酸蓄电池的设计寿命为7-15年，但其实际使用寿命也远远短于预期使用寿命。而铅酸的消耗量极其巨大，能源存储产业的迅速发展需要不断的新技术的支撑，通过材料添加的方式延长产品的使用寿命，将成为一种十分经济有效的手段。如果能通过一些合理的手段延长铅酸电池的寿命或者能够将费旧铅酸电池进行修复，将铅酸电池产品的使用寿命延长50%，实际上相当于增加了 50%的产量，这是一种低成本高效益的技术，产业化前景十分乐观。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种效果非常好的铅酸电池增寿液及其制备方法，该制备方法具有工艺简单易行、成本低廉、重现性好等优点，在废旧铅酸电池的修复以及延长新铅酸电池的使用寿命等应用中展现出巨大的应用前景。
[0005]本发明的铅酸电池增寿液，其特征在于，所述的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计，包括碳纳米材料0.03?30%、无机盐O?20%和有机添加物0.01?10%，余量为水；
[0006]所述的碳纳米材料可以是碳纳米管、碳纳米纤维、纳米碳粉、乙炔黑或石墨烯等物质中的一种、二种或几种的组合物；
[0007]所述的无机盐可以是硫酸盐、硝酸盐或氯化物等中的一种、二种或几种的组合物；
[0008]所述的有机添加物为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丁醇、四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵或四丁基碘化铵中的一种、二种或几种的组合物。
[0009]本发明的铅酸电池增寿液是通过以下方法制备的，该方法包括以下步骤:
[0010]按上述铅酸电池增寿液的配方称量各组份，将碳纳米材料进行表面处理，然后将其分散于水相体系中，再依次添加无机盐和有机添加物，搅拌均匀进行超声处理后得到铅酸电池增寿液；
[0011]所述的将碳纳米材料进行表面处理，其表面处理为热处理、酸处理或氨腐蚀处理，所述的热处理是在空气、氮气、氢气、二氧化碳或水蒸气气氛中，600?1050°C条件下，处理
0.1?7小时；所述的酸处理是采用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种、二种或几种酸的混合物，在30?90°C条件下，处理0.1?6小时；所述的氨腐蚀处理是在氨气或含有氨气的混合气氛中，在600?1100°C条件下，处理0.1?8小时。
[0012]所述的硫酸盐可以是硫酸钠、硫酸钾、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸镍等等。
[0013]所述的硝酸盐可以是硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镁、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧等等。
[0014]所述的氯化物可以是氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铜、三氯化铝、氯化锌、氯化镁、
氯化亚铁、氯化铁、氯化镍、氯化钴、氯化锰等等。
[0015]所述的酸处理中的硫酸、硝酸、磷酸和盐酸，优选浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸和浓盐酸或其中二种浓酸的混酸，如果是采用混酸处理则优选浓硫酸和浓硝酸的混酸，二者的体积配比优选3:1。
[0016]所述的含有氨气的混合气氛，优选氮气/氨气混合气，混合气的体积配比优选40%/60%。
[0017]所述的超声，其超声条件可以是在25_90°C条件下，超声处理0.l_8h。
[0018]优选，所述的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计，包括碳纳米管2%、石墨烯2%、纳米碳纤维5%、碳纳米粉18%，硫酸钠2%、硝酸钠1.5%和四丁基溴化铵8%，余量为水，将碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维和碳纳米粉，用体积比为3:1的浓硝酸和浓硝酸的混酸，在80°C条件下处理1.5小时，处理后将溶液用清水洗净，在110度条件下，干燥3小时，再将烘干后的碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维和碳纳米粉样品分散在水溶液中，依次加入硫酸钠、硝酸钠和四丁基溴化铵，在室温条件下，搅拌加热2小时，然后在室温下超声处理4小时，超声功率300W，得到铅酸电池增寿液。
[0019]本发明的铅酸电池增寿液，其效果好，能有效的延长新铅酸电池的使用寿命和提高废旧铅酸电池的容量，该铅酸电池增寿液的制备方法，工艺简单，因此本发明在铅酸电池领域具有十分诱人的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】:
[0020]图1是本发明的铅酸电池增寿液对铅酸废旧电池的修复过程示意图。而增寿液对新的铅酸电池性能影响的测试的基本过程是，首先进行几次充放电测试，得到电池的初始容量；然后，加入铅酸电池增寿液，进行几次充放电测试，得到电池的容量，比较添加铅酸电池增寿液前后电池容量的变化。【具体实施方式】:
[0021]以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0022]实施例1:
[0023]本实施例的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计，包括碳纳米管
0.03%、硫酸钠15%、硝酸锌3%、氯化钾2%和聚乙烯醇0.01%，余量为水。将碳纳米管置于玻璃烧瓶中，加入浓硫酸和浓盐酸的混酸(体积配比为2:1)，在50°C条件下处理碳纳米管粉末6小时，处理后将溶液用清水洗净，在110度条件下，干燥3小时。然后，将烘干后的碳纳米管样品分散在水溶液中，依次加入硫酸钠、硝酸锌、氯化钾和聚乙烯醇，在60度下，搅拌加热4小时，然后在室温下超声处理0.1小时，超声功率200W，得到铅酸电池增寿液样品。
[0024]按照图1所示对废旧铅酸电池进行修复，修复过程为:将废旧铅酸电池进行放电，放电完成后，再加入铅酸电池增寿液，充电，电池充满，设置放电电流再进行放电，经多次循环放电后，待电池容量稳定后，即可得到稳定的电池电容，即废旧铅酸电池的修复完成。
[0025]对本实施例的铅酸电池增寿液的测试结果如下表1所示:
[0026]表1
[0027]
【权利要求】
1.一种铅酸电池增寿液，其特征在于，所述的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计，包括碳纳米材料0.03?30%、无机盐O?20%和有机添加物0.01?10%，余量为水； 所述的碳纳米材料是碳纳米管、碳纳米纤维、纳米碳粉、乙炔黑或石墨烯中的一种、二种或几种的组合物； 所述的无机盐是硫酸盐、硝酸盐或氯化物中的一种、二种或几种的组合物； 所述的有机添加物为聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚己内酯、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丁醇、四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵或四丁基碘化铵中的一种、二种或几种的组合物。
2.—种权利要求1所述的铅酸电池增寿液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 按权利要求1所述的铅酸电池增寿液的配方称量各组份，将碳纳米材料进行表面处理，然后将其分散于水相体系中，再依次添加无机盐和有机添加物，搅拌均匀进行超声处理后得到铅酸电池增寿液； 所述的将碳纳米材料进行表面处理，其表面处理为热处理、酸处理或氨腐蚀处理，所述的热处理是在空气、氮气、氢气、二氧化碳或水蒸气气氛中，600?1050°C条件下，处理0.1?7小时；所述的酸处理是采用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸中的一种、二种或几种酸的混合物，在30?90°C条件下，处理0.1?6小时；所述的氨腐蚀处理是在氨气或含有氨气的混合气氛中，在600?1100°C条件下，处理0.1?8小时。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铁或硫酸镍。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的硝酸盐是硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁、硝酸铝、硝酸锌、硝酸镁、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰、硝酸铈或硝酸镧。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的氯化物是氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化铜、三氯化铝、氯化锌、氯化镁、氯化亚铁、氯化铁、氯化镍、氯化钴或氯化锰。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的含有氨气的混合气氛为氮气/氨气混合气，混合气的体积配比40%/60%。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的超声，其超声条件是在25-90°C条件下，超声处理0.l_8h。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的铅酸电池增寿液为水相体系，按总质量分数100%计,包括碳纳米管2%、石墨烯2%、纳米碳纤维5%、碳纳米粉18%,硫酸钠2%、硝酸钠1.5%和四丁基溴化铵8%，余量为水，将碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维和碳纳米粉，用体积比为3:1的浓硝酸和浓硝酸的混酸，在80°C条件下处理1.5小时，处理后将溶液用清水洗净，在110度条件下，干燥3小时，再将烘干后的碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维和碳纳米粉样品分散在水溶液中，依次加入硫酸钠、硝酸钠和四丁基溴化铵，在室温条件下，搅拌加热2小时，然后在室温下超声处理4小时，超声功率300W，得到铅酸电池增寿液。
【文档编号】H01M10/12GK103779621SQ201410010798
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】田耕 申请人:广州北峻工业材料有限公司