专利名称：一种铅酸电瓶增活剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种铅酸电瓶增活剂。
背景技术：
我国是一个电瓶生产和使用的大国。电瓶广泛适用于机械动力、火力、水力、太阳能、风能发电等领域，也可为汽车、火车、飞机、轮船、舰艇、坦克车、装甲车、电瓶车、电动自行车等提供电能。它深入到国民经济建设、国防施工、日常生活的各个领域。但是，目前的电瓶存在着很多不足之处。(1)易硫化电瓶极板容易硫化，造成极板损坏，使电瓶过早报废；损坏报废的电瓶中，75％为硫化所致。(2)新电瓶只有75％-80％的活性物质发挥作用，还有一部分没有发挥作用，电瓶报废就不再能使用。(3)寿命短现有的电瓶，一般只能用8个月，有的甚至只能用3个月。(4)充电时间长一般的电瓶，一次充电需70小时左右。(5)耐寒性差在-20℃的情况下，电瓶不易启动。(6)耐热性差电瓶中的电解液容易蒸发，需要经常加水。
发明专利公报上公开了《铅酸电瓶增容液》(专利号为93103819.7)，该发明揭示的增容液包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁。虽然其对铅酸电瓶的性能有所改善，但仍有进一步改善的空间。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种使电瓶不易硫化、容量高、使用寿命长、充电时间短、耐寒耐热性好的铅酸电瓶增活剂。
为了解决上述技术问题，通过以下技术方案实现一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸，其还包括硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁、二元羧酸。其组成的配比如下序号 原料名称 规格 用量重量份1 蒸馏水无离子水 125-1352 硫酸 ≥98％50-543 硫酸钴分析纯1.4-1.84 硫酸羟胺 分析纯1-1.35 硫酸铝分析纯5-96 硫酸镉分析纯4-67 硫酸镁分析纯2.7-3.78 二元羧酸 分析纯3-5所述铅酸电瓶增活剂还包括柠檬酸。铅酸电瓶增活剂各组成的配比如下序号 原料名称 规格 用量重量份1 蒸馏水无离子水 125-1352 硫酸 ≥98％50-543 硫酸钴分析纯1.4-1.84 硫酸羟胺 分析纯1-1.3
5 硫酸铝 分析纯 5-96 硫酸镉 分析纯 4-67 硫酸镁 分析纯 2.7-3.78 二元羧酸分析纯 3-59 柠檬酸 分析纯 3-5所述二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸的一种或者其任意组合。
按照上述顺序，在不断搅拌下，将2号原料加入到1号原料中；溶解后，将3号原料加入到1号、2号原料的混合液中；溶解后，将4号原料加入到1号、2号、3号原料的混合液中；溶解后，将5号原料加入到1号、2号、3号、4号原料的混合液中；溶解后，将6号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号原料的混合液中；将7号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号原料的混合液中；将8号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号原料的混合液中，混合后所得的混合液即为本发明的铅酸电瓶增活剂。
另外，还可以将9号原料加入到1号、2号、3号、4号、5号、6号、7号、8号原料的混合液中，混合后所得的混合液为本发明效果更佳的铅酸电瓶增活剂。
下面介绍一下本发明消除和防止电瓶硫化的原理。
铅酸电瓶是一中可逆性电化学反应，可以实现反复充电和放电，它的电化学反应方程式为
其中，PbO2位于正极板，Pb位于负极板。
当电瓶由于保养不当或长期放置，使电瓶处于放电或半放电状态，极板上产生一种白色粗大而坚硬的硫酸铅晶体(PbSO4)，这种结晶物导电性极差、难溶解，会堵死活性物质的毛细孔，阻碍电解液的对流和扩散，使电瓶的内阻增加，破坏正常的电化学反应，导致容量下降。若增大电流、硬性充电，极板会发疏脱落，致使电瓶损坏而报废。
硫化电瓶加入本发明铅酸电瓶增活剂后，电瓶内部发生电化学反应，使硫化物软化、细化、溶解于电解液之中，增加电瓶内部可逆性电化学反应，使白色坚硬的硫酸铅晶体(PbSO4)经过充电、恢复转变为海绵状的二氧化铅(PbO2)戎状铅(Pb)，使之失效的电瓶重新恢复功能，达到并延长电瓶使用寿命的目的。对尚未硫化的电瓶加入本发明铅酸电瓶增活剂后，在电瓶的极板周围形成一种保护薄膜，防止极板硫化，提高电解液的导电性能及充电效率、降低内阻、减少电解液的蒸发，产生保养效应，并更有效地延长电瓶使用寿命。
具体说明如下电瓶放电结束的标志是电解液比重下降到1.10，电瓶电压降到1.05伏。充电结束的标志是电压上升到2.2伏，电解液比重上升到1.28。一般电瓶的电解液比重上升到1.28左右，电解液中会出现大量的气泡，呈沸腾状态。电瓶长期处于放电或半放电状态，极板上会形成一种白色的粗晶体，正常充电不能转化为二氧化铅和戎状铅，这时称硫酸铅硬化或硫化，电瓶容量明显下降，单格电压明显降低。充电时单格电压迅速上升为2.8伏左右，电解液比重上升不明显、出现沸腾现象。这是由于白色而坚硬的晶粒堵住了极板的空隙，缩小极板和电解液的作用面，容量下降、内阻增大、启动困难。极板硫化严重的电瓶极板膨胀，促使硫化物充入隔板空隙，堵塞电流的流动，造成放电不均匀，甚至出现极板弯曲等损坏现象。
电瓶放电过程中，主要是电瓶内部的活性物质处于化合和分解运动。放电时硫酸减少、水增加，电解液比重下降；充电时与此相反。电瓶充电结束时，实际只有30-35％的活性物质转化为硫酸铅，极板上65-70％活性物质没有发生变化。为提高供电能力，本发明在现有技术的基础上增加了二元羧酸和柠檬酸，净化电解液中的杂质，有效防止了电瓶的硫化及内部自行放电，电瓶的容量增加，达到延长电瓶使用寿命的作用。
与现有技术相比，电瓶中加入本发明揭示的铅酸电瓶增活剂，有以下有益效果(1)防止电瓶极板硫化，提高电瓶容量，使新电瓶的容量为100％，旧电瓶的容量为85％；(2)提高了电瓶的使用寿命，一般可以提高到电瓶原有使用寿命的2倍；(3)本发明还缩短了电瓶的充电时间，只需原有充电时间的一半、甚至原来的1/3，同时减少使用中电解液的蒸发，减少电瓶内阻、防止过充电；(4)电瓶的耐寒耐热性高，内部温度在±40℃仍能正常启动；(5)本发明有效解决了电瓶自放电的问题，充好电的电瓶，静放8个月，依然可以使用；(6)减少了电瓶中水的蒸发，每年只需要向电瓶中加1-2次水即可保证电瓶的正常使用，免维修电瓶可不加水；(7)提高电化学反应速度，减少电瓶内阻，提高输出功率；(8)增强电瓶复原与自我再生能力，提高电瓶大电流连续使用性能；(9)本发明可以使已严重硫化、但内部机械结构完好不断格的电瓶再生复活；(10)严重漏电的电瓶加入本发明后恢复正常功能，并能减少电瓶静止不用时的漏电现象。
本发明同时会产生巨大的社会效应和经济效应。众所周知，铅酸电瓶的安全性好、价格低，一旦解决了使用寿命、充电时间等问题，将会被更为广泛的利用。据统计，到2006年6月底，我国汽车的拥有量达5000万辆，若汽车上的铅酸电瓶全部配备本发明的增活剂，则每年可为国家节约约几百亿的资金。特别是令全世界都关注的环保电动汽车，如果使用本发明的增活剂的铅酸电瓶，则可解决电动汽车的规模化生产问题。另外，铅酸电池的价格是锂电池、镍氢电池价格的1/7。
具体实施例方式
以下结合附图
及实施例对本发明进行详细说明。
实施例一在带搅拌的300立方米的搪瓷反应釜中，加入125千克蒸馏水，在不断搅拌下，慢慢加入50千克硫酸，温度升高，待温度降至25-30℃时，按顺序加入硫酸钴1.4千克、硫酸羟胺1千克、硫酸铝5千克、硫酸镉4千克、硫酸镁2.7千克、乙二酸3千克。在原料的加入过程中，需要等前一种原料溶解后，再加入后一种。
实施例二本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水135千克、硫酸54千克、硫酸钴1.8千克、硫酸羟胺1.3千克、硫酸铝9千克、硫酸镉6千克、硫酸镁3.7千克、乙二酸5千克。
实施例三本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸4千克。
实施例四实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、丙二酸4千克。
实施例五实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、丁二酸4千克。
实施例六本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水128千克、硫酸51千克、硫酸钴1.5千克、硫酸羟胺1.1千克、硫酸铝6千克、硫酸镉4.8千克、硫酸镁3千克、乙二酸3.5千克、柠檬酸4.5千克。
实施例七本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水128千克、硫酸51千克、硫酸钴1.5千克、硫酸羟胺1.1千克、硫酸铝6千克、硫酸镉4.8千克、硫酸镁3千克、丙二酸3.5千克、柠檬酸4.5千克。
实施例八本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水132千克、硫酸53千克、硫酸钴1.7千克、硫酸羟胺1.15千克、硫酸铝8千克、硫酸镉5.2千克、硫酸镁3.6千克、丁二酸4.5千克、柠檬酸3.7千克。
实施例九本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水135千克、硫酸54千克、硫酸钴1.8千克、硫酸羟胺1.3千克、硫酸铝9千克、硫酸镉6千克、硫酸镁3.7千克、乙二酸及丙二酸的组合物4千克(其中乙二酸2千克、丙二酸2千克)、柠檬酸5千克。
实施例十本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水125千克、硫酸50千克、硫酸钴1.4千克、硫酸羟胺1千克、硫酸铝5千克、硫酸镉4千克、硫酸镁2.7千克、丁二酸及丙二酸的组合物5千克(其中丁二酸2.5千克、丙二酸2.5千克)、柠檬酸3千克。
实施例十一本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸及丙二酸及丁二酸的组合物5千克(其中乙二酸2千克、丙二酸1.5千克、丁二酸1.5千克)、柠檬酸4千克。
实施例十二本实施例的设备及步骤同实施例一，原料为蒸馏水130千克、硫酸52千克、硫酸钴1.6千克、硫酸羟胺1.2千克、硫酸铝7千克、硫酸镉5千克、硫酸镁3.1千克、乙二酸及丙二酸及丁二酸的组合物5千克(其中乙二酸1千克、丙二酸1.5千克、丁二酸2.5千克)、柠檬酸4千克。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。如，原料的混合顺序可以调整，各个原料的比重也不限于此。另外，乙二酸、丙二酸、丁二酸可以用其他二元羧酸替代。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁，其特征在于，其还包括二元羧酸。
2.根据权利要求1所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，所述各组成的配比如下原料名称规格 用量重量份蒸馏水 无离子水 125-135硫酸≥98％50-54硫酸钴 分析纯1.4-1.8硫酸羟胺分析纯1-1.3硫酸铝 分析纯5-9硫酸镉 分析纯4-6硫酸镁 分析纯2.7-3.7二元羧酸分析纯3-5
3.根据权利要求1所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，其还包括柠檬酸。
4.根据权利要求3所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，所述铅酸电瓶增活剂各组成的配比如下原料名称规格用量重量份蒸馏水 无离子水125-135硫酸≥98％ 50-54硫酸钴 分析纯1.4-1.8硫酸羟胺分析纯1-1.3硫酸铝 分析纯5-9硫酸镉 分析纯4-6硫酸镁 分析纯2.7-3.7二元羧酸分析纯3-5柠檬酸 分析纯3-5
5.根据权利要求1或2或3或4所述的铅酸电瓶增活剂，其特征在于，所述二元羧酸为乙二酸、丙二酸、丁二酸的一种或者其任意组合。
全文摘要
本发明公开了一种铅酸电瓶增活剂，包括蒸馏水、硫酸、硫酸钴、硫酸羟胺、硫酸铝、硫酸镉、硫酸镁、二元羧酸。本发明防止电瓶极板硫化，提高电瓶容量及使用寿命；本发明还缩短了电瓶的充电时间，同时减少使用中电解液的蒸发，减少电瓶内阻、防止过充电；另外，本发明有效解决了电瓶自放电的问题。
文档编号H01M10/06GK1960049SQ200610123620
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者蔡植如, 刘笃清, 石德璞, 廖志华 申请人:蔡植如, 刘笃清, 石德璞, 廖志华