一种内化成铅膏合制工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种内化成铅膏合制工艺，依次包括以下步骤：步骤一、加稀硫酸制作预备液、步骤二、预制氢氧化铅溶液、步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏等三个步骤。本发明为了使可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，同时也使不溶于酸的添加剂均匀分散，首先将短纤维及添加剂预先和稀硫酸剪切搅拌，使得体系高度分散；然后将经过预制的氢氧化铅溶液加入该分散体系中，实现湿法加料，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性，湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染，而且由其制成的蓄电池自放电明显减少，大电流循环寿命明显提高。
【专利说明】一种内化成铅膏合制工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于铅酸蓄电池【技术领域】，涉及一种内化成铅膏合制工艺。
【背景技术】
[0002]传统的合膏工艺都是将各种粉状添加剂干态下和铅粉混合，由于添加剂的比重各有不同，添加比例又少，简单的机械搅拌不能使其充分混合均匀，因各添加剂在铅膏中的作用至关重要，因此，添加剂如果混合不均匀会导致合制后的铅膏中各局部成分比例失衡，采用传统工艺下制成的极板一致性较差，使用中后期会因单只落后原因导致大量的电池退回，因此，铅膏合制的均匀一致性至关重要。
[0003]申请号为201210375188.9的中国专利申请中公开了一种铅炭超级电池负极制备工艺，将炭材料粉末单独在水中经高速搅拌分散均匀，再与铅粉和其它负极添加剂混合、分散均匀。该制备工艺中高速搅拌的过程中确实能使体系分散效果良好，但是每次加物料时乃至后期搅拌时难以保证体系保持在良好的分散状态中。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题就是提供一种内化成铅膏合制工艺，本发明是一种全新的铅膏合制工艺，主要改变了配方材料(添加剂)的添加方式，由于内化成铅酸蓄电池在配方材料中有不溶于水但溶于酸的添加剂加入，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，故采用提前和酸混合分散的工艺，通过该工艺，三氧化二铋就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。
[0005]本发明的工艺首先将各粉体材料通过吸粉装置经剪切机与已称重后的稀硫酸(密度为:1.35-1.45g/cm325°C )搅拌混合，利用稀硫酸作为溶剂和分散剂将各物料彻底分散均匀，然后将该溶液添加到铅粉中，通过该技术改进，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性。湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种内化成铅膏合制工艺，依次包括以下步骤:
[0007]步骤一、加稀硫酸制作预备液:将短纤维及添加剂加入稀硫酸中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3?6min，然后迅速冷冻，得到预备液；将称量好的短纤维及添加剂通过吸粉装置吸入到剪切机内，混合剪切3?6min，目的是让可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，故采用提前和酸混合分散的工艺，通过该工艺，三氧化二铋就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。也使不溶于酸的添加剂均匀分散，同时还避免了粉体材料添加时的粉尘对环境的污染；
[0008]步骤二、预制氢氧化铅溶液:将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6?Smin ;将预热好的铅粉加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5?8min，得到氢氧化铅溶液；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。预热并缓慢搅拌可以让铅粉进一步氧化；最好在2min内加完，然后继续搅拌5?8分钟，该过程是让氧化铅生成氢氧化铅。
[0009]步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏:将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液中，同时不断搅拌，加完氢氧化铅溶液后继续搅拌10?20min，完成合膏，待温度低于45°C时出膏。最好是稀硫酸在13?18min内匀速加完，以让铅膏转化成碱式硫酸铅。
[0010]由于纤维在生产过程中对其表面采用不同的活性剂配方进行处理，使纤维遇水均匀分散，一般在纯水或稀硫酸中放入少量纤维进行搅动，便可以直观的发现纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化；但也有一些没有处理好的纤维在水中的分散性不大理想，经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。
[0011]本发明中经过高速剪切搅拌，在剪切力的作用下，将短纤维和添加剂先用稀硫酸进行分散，使可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，同时也使不溶于酸的添加剂均匀分散，然后为了防止停止搅拌后短纤维和添加剂又结团，所以采用冷冻的方法，将搅拌分散好的预备液体系降温冷冻，使得体系内各种物料分子或基团的运动迅速减慢，维持在分散的状态中。
[0012]优选的，所述步骤一中，冷冻温度为O?5°C。可以将体系内各种物料分子或基团的运动保持在很慢的状态中，同时避免水结冰，以便于后续和膏步骤的进行。
[0013]优选的，所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入稀硫酸中的同时还加入聚醚型分散剂。聚醚型分散剂溶剂化链主要是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等物质的均聚物与共聚物，其中主要包括环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。这类超分散剂的合成可以用锚固基团为起始剂，在加热、加压及催化剂存在的条件下，通过环醚物质的开环反应制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始剂时，得到的下列结构的超分散剂对无机颜料在醇、醚等强极性介质中的分散具有非常好的效果。
[0014]优选的，所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
[0015]优选的，所述步骤三中，将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液的过程中，预备液的温度保持在60?70°C。合膏过程不是各种物料的机械混合，是发生化学反应的，同时有热量放出。合膏过程中铅膏的温度会影响铅膏的组成，因此控制温度以保证制得的铅膏有良好的质量。
[0016]优选的，所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
[0017]优选的，所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点是:本发明为了使可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，同时也使不溶于酸的添加剂均匀分散，首先将短纤维及添加剂预先和稀硫酸(密度为:1.35-1.45g/cm325°C )剪切搅拌，使可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，同时也使不溶于酸的添加剂均匀分散，使得体系高度分散；然后将经过预制的氢氧化铅溶液加入该分散体系中，实现湿法加料，可使各种物料均匀分散，提高铅膏中各组分的均匀一致性，湿法添加的工艺，同时避免了粉体材料添加时的粉尘对环境造成的污染，而且由其制成的蓄电池自放电明显减少，大电流循环寿命明显提闻。
[0019]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步描述:【具体实施方式】
[0020]本发明一种内化成铅膏合制工艺实施例1，依次包括以下步骤:
[0021]步骤一、加稀硫酸制作预备液:将短纤维及添加剂加入稀硫酸中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3min，然后迅速冷冻，得到预备液；将称量好的短纤维及添加剂通过吸粉装置吸入到剪切机内，混合剪切3?6min，目的是让可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，故采用提前和酸混合分散的工艺，通过该工艺，三氧化二铋就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。也使不溶于酸的添加剂均匀分散，同时还避免了粉体材料添加时的粉尘对环境的污染；
[0022]步骤二、预制氢氧化铅溶液:将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6min ;将预热好的铅粉加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5min，得到氢氧化铅溶液；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。预热并缓慢搅拌可以让铅粉进一步氧化；最好在2min内加完，然后继续搅拌5?8分钟，该过程是让氧化铅生成氢氧化铅。
[0023]步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏:将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液中，同时不断搅拌，加完氢氧化铅溶液后继续搅拌lOmin，完成合膏，待温度低于45°C时出膏。最好是稀硫酸在13?18min内匀速加完，以让铅膏转化成碱式硫酸铅。
[0024]由于纤维在生产过程中对其表面采用不同的活性剂配方进行处理，使纤维遇水均匀分散，一般在纯水或稀硫酸中放入少量纤维进行搅动，便可以直观的发现纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化；但也有一些没有处理好的纤维在水中的分散性不大理想，经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。
[0025]本发明中经过高速剪切搅拌，在剪切力的作用下，将短纤维和添加剂先用稀硫酸进行分散，使可溶解于酸的添加剂提前溶于酸，如三氧化二铋不溶于水，可溶于酸，为了更好的把添加剂分散，同时也使不溶于酸的添加剂均匀分散，然后为了防止停止搅拌后短纤维和添加剂又结团，所以采用冷冻的方法，将搅拌分散好的预备液体系降温冷冻，使得体系内各种物料分子或基团的运动迅速减慢，维持在分散的状态中。
[0026]所述步骤一中，冷冻温度为2°C。可以将体系内各种物料分子或基团的运动保持在很慢的状态中，同时避免水结冰，以便于后续和膏步骤的进行。
[0027]所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入稀硫酸中的同时还加入聚醚型分散剂。聚醚型分散剂溶剂化链主要是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃等物质的均聚物与共聚物，其中主要包括环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。这类超分散剂的合成可以用锚固基团为起始剂，在加热、加压及催化剂存在的条件下，通过环醚物质的开环反应制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始剂时，得到的下列结构的超分散剂对无机颜料在醇、醚等强极性介质中的分散具有非常好的效果。
[0028]所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
[0029]所述步骤三中，将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液的过程中，预备液的温度保持在60°C。合膏过程不是各种物料的机械混合，是发生化学反应的，同时有热量放出。合膏过程中铅膏的温度会影响铅膏的组成，因此控制温度以保证制得的铅膏有良好的质量。[0030]所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
[0031 ] 所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
[0032]本发明一种内化成铅膏合制工艺实施例2，依次包括以下步骤:
[0033]步骤一、加稀硫酸制作预备液:将短纤维及添加剂加入稀硫酸中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为6min，然后迅速冷冻，得到预备液；
[0034]步骤二、预制氢氧化铅溶液:将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为Smin ;将预热好的铅粉加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为8min，得到氢氧化铅溶液；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。
[0035]步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏:将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液中，同时不断搅拌，加完氢氧化铅溶液后继续搅拌20min，完成合膏，待温度低于45 °C时出膏。
[0036]所述步骤一中，冷冻温度为5°C。
[0037]所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入稀硫酸中的同时还加入聚醚型分散剂。
[0038]所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
[0039]所述步骤三中，将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液的过程中，预备液的温度保持在70°C。
[0040]所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
[0041]所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
[0042]本发明一种内化成铅膏合制工艺实施例3，依次包括以下步骤:
[0043]步骤一、加稀硫酸制作预备液:将短纤维及添加剂加入稀硫酸中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5min，然后迅速冷冻，得到预备液；
[0044]步骤二、预制氢氧化铅溶液:将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为Smin ;将预热好的铅粉加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为8min，得到氢氧化铅溶液；其中，所述铅粉可以是岛津式铅粉或巴顿式铅粉。
[0045]步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏:将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液中，同时不断搅拌，加完氢氧化铅溶液后继续搅拌13min，完成合膏，待温度低于45 °C时出膏。
[0046]所述步骤一中，冷冻温度为3 V。
[0047]所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入稀硫酸中的同时还加入聚醚型分散剂。
[0048]所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
[0049]所述步骤三中，将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液的过程中，预备液的温度保持在65°C。
[0050]所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
[0051]所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
[0052]性能检测:将本发明的铅膏合制工艺实施例1?3制得的铅膏生产电池，进行循环寿命测试，并与现有技术进行对比，结果如表I所示:[0053]表1
[0054]
【权利要求】
1.一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:依次包括以下步骤: 步骤一、加稀硫酸制作预备液:将短纤维及添加剂加入稀硫酸中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为3?6min，然后迅速冷冻，得到预备液； 步骤二、预制氢氧化铅溶液:将铅粉预热并缓慢搅拌，搅拌时间为6?Smin ;将预热好的铅粉加入水中，高速剪切搅拌均匀，搅拌时间为5?8min，得到氢氧化铅溶液； 步骤三、预备液与氢氧化铅溶液混合合膏:将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液中，同时不断搅拌，加完氢氧化铅溶液后继续搅拌10?20min，完成合膏，待温度低于45°C时出膏。
2.如权利要求1所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述步骤一中，冷冻温度为O?5°C。
3.如权利要求1所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述步骤一中，将短纤维及添加剂加入稀硫酸中的同时还加入聚醚型分散剂。
4.如权利要求3所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述聚醚型分散剂为环氧乙烷与环氧丙烷的共聚物。
5.如权利要求1所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述步骤三中，将步骤二制得的氢氧化铅溶液缓慢匀速加入步骤一制得的预备液的过程中，预备液的温度保持在60 ?70。。。
6.如权利要求1所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述短纤维为聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、腈纶纤维、聚丙烯腈纤维、聚吡咯纤维、聚噻吩纤维中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种内化成铅膏合制工艺，其特征在于:所述硫酸的质量百分比浓度为45%。
【文档编号】H01M4/62GK103682330SQ201310578728
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】周明明, 张森 申请人:超威电源有限公司