本发明涉及铅酸蓄电池
技术领域：
，尤其涉及一种铅酸蓄电池用电解液及其组配方法。
背景技术：
：铅酸蓄电池因具有良好的可逆性、平稳的电压特性、可以进行大电流的放电、生产成本低廉、适用范围广等优点被广泛应用于交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等领域，是社会生产经营活动和人类生活中较为重要的产品之一。但目前生产使用的铅酸蓄电池仍存在一定的弊端，比如铅酸蓄电池的维护成本较高，铅酸蓄电池在使用一段时间后铅酸蓄电池中的电解液的量会减低，甚至发生干涸的现象，而电解液的降低会直接导致电池容量的降低，影响铅酸蓄电池的使用寿命，所以通常会在电解液减少20％左右时需要对铅酸蓄电池进行补液，而这无疑增大了铅酸蓄电池的维护成本。究其干涸的原因主要有以下几种：1、铅酸蓄电池电解液在配制时所使用的水纯度不高，其中含有一定量的铜、铁、镍等金属离子，在铅酸蓄电池使用过程中，这些金属离子会降低负极氢的析氢电位，从而加速电解液中水的电解；2、铅酸蓄电池在过充电情况下，电解液中的水会进行水解，产生氢气和氧气，并溢出电解液，造成电解液的质量减少；3、设备故障导致输出电压高于设计规定的电压，在电池充电完毕后，这一高压仍会对电池产生较大的充电电流，这时电能几乎全部用于水的电解，因此加速了电解液的质量减少。综上所述，造成电解液减少甚至干涸的原因主要为电解液的水发生电解，并产生的氢气和氧气溢出，导致电解液的减少，影响铅酸蓄电池的使用寿命，增大维护难度和成本。为了解决普通铅酸蓄电池的维护困难的问题，免维护铅酸蓄电池应运而生，但目前免维护铅酸蓄电池的生产难度和生产成本要远高于普通的铅酸蓄电池。基于上述陈述，本发明提出了一种生产成本低、电解液损失量少、使用寿命长的铅酸蓄电池用电解液及其组配方法。技术实现要素：本发明的目的是为了解决现有技术中存在的使用寿命短、电解液损失大、维护难度大、生产成本高的问题，而提出的一种铅酸蓄电池用电解液及其组配方法。为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液，由阻隔液和基液复合而成，所述阻隔液包括以下重量份的原料：环氧改性聚乙烯树脂90～110份、氧化铝0.05～0.15份、二甲苯30～40份，所述基液包括以下原料：氨基树脂液90～110份、聚硅氧烷表面活性剂210～230份、铂纳米颗粒8～12份、聚乙烯吡咯烷酮25～35份、硫酸5000～5200份、水12950～13050份，所述铅酸蓄电池用电解液中环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1～2：1。优选的，所述阻隔液包括以下重量份的原料：环氧改性聚乙烯树脂100份、氧化铝0.1份、二甲苯35份。优选的，所述基液包括以下重量份的原料：氨基树脂液100份、聚硅氧烷表面活性剂220份、铂纳米颗粒10份、聚乙烯吡咯烷酮30份、硫酸5100份、水13000份。优选的，所述环氧改性聚乙烯树脂通过如下方法制备而得，具体操作如下：先将聚乙烯树脂塑炼，再与环氧树脂、固化剂在双螺杆挤出机中挤出、热压、切割，即得环氧改性聚乙烯树脂。优选的，所述环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为10％～15％。本发明还提出了一种铅酸蓄电池用电解液的组配方法，包括以下步骤：s1、阻隔液的制备：称取环氧改性聚乙烯树脂、氧化铝、二甲苯，并将环氧改性聚乙烯树脂加热溶解在二甲苯中，保持温度不变，加入氧化铝进行分散，即得阻隔液，备用；s2、基液的制备：称取氨基树脂液、聚硅氧烷表面活性剂、铂纳米颗粒、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸、水，将称取的硫酸和水配制成硫酸溶液，然后向硫酸溶液中加入聚硅氧烷表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌至均匀得混合物，然后将称取的氨基树脂液和铂纳米颗粒加入到混合物中分散均匀，即得基液；s3、组配过程：将步骤s2制备的基液加入到铅酸蓄电池壳体中，然后依据环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1～2：1计算阻隔液的加入质量，按照计算的阻隔液的加入质量取步骤s1制备的阻隔液，并添加到铅酸蓄电池的基液上方，然后进行充电操作，至基液表面形成阻隔膜即完成铅酸蓄电池用电解液的组配。优选的，所述分散的方法为超声波分散或振荡分散中的任意一种，且超声波分散的条件如下：超声频率为25khz、超声时间为30min、超声温度为45℃，振荡分散的条件如下：振荡幅度为20mm、振荡时间为50min、振荡温度为45℃。本发明提供一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液，与现有技术相比优点在于：本发明提出的电解液，特别适用于铅酸蓄电池
技术领域：
，在常规的硫酸水溶液中加入铂纳米颗粒，能够将电解液中水电解产生的氢气和氧气进行化合反应转换成水，使电解消耗的水经转换再回到原始的液态水的状态，而聚硅氧烷表面活性的加入可以将原本位于基液底部的铂纳米颗粒悬浮在基液中，增大铂纳米颗粒与氢气和氧气的接触面积，减少氢气和氧气的溢出，同时聚硅氧烷表面活性剂能够吸附在极板表面，在极板表面形成保护层，降低硫酸铅沉淀的形成同时抑制负极极板上氢的析出，抑制水的电解反应发生，而且聚硅氧烷表面活性剂还能够在电解液组配充电过程中促进悬浮在基液中的氨基树脂液与基液中的水进行分层，有利于基液中氨基树脂液中的氨基与环氧改性聚乙烯树脂中的羟基在氧化铝的作用下快速发生交联反应，生成具有优异伸缩性且阻气性的阻隔膜，既能够降低外界空气进入到电解液基液中与生成的氢气发生反应，同时能够使未能及时反应的氢气和氧气仍存在于基液中，促使基液中反应的氢气和氧气在铂纳米催化剂的作用下化合成水，进而减少电解液中水的损失量，延长铅酸蓄电池的使用寿命，除此之外，本发明还提出了一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液的组配方法，将环氧改性聚乙烯树脂加热溶解到二甲苯中，并保持温度不变，以保证环氧改性聚乙烯树脂在二甲苯中的溶解度，使得到的阻隔液的流动性优异，保证阻隔液在基液上添加操作的顺利进行，在组配基液和阻隔液后需要对电解液进行充电，在充电过程中，产生的热量能够加速氨基树脂液与基液中的水分层，进而增大氨基树脂液和环氧改性聚乙烯树脂的接触面积，加快基液上表面阻隔膜的生成，在保证电解液性能的前提下，缩短电解液的组配时间。而且相比于免维护铅酸蓄电池而言，本发明的电解液成本低廉、组配操作简单、铅酸蓄电池的性能相近，相比于普通的铅酸蓄电池而言，本发明的电解液使用寿命长、电解液损失量少，维护成本低。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。实施例1本发明提出的一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液，由阻隔液和基液复合而成，所述阻隔液包括以下重量份的原料：环氧改性聚乙烯树脂90份、氧化铝0.05份、二甲苯30份，所述基液包括以下原料：氨基树脂液90份、聚硅氧烷表面活性剂210份、铂纳米颗粒8份、聚乙烯吡咯烷酮25份、硫酸5000份、水12950份，所述铅酸蓄电池用电解液中环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为2：1，环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为10％；其组配方法，包括以下步骤：s1、阻隔液的制备：称取环氧改性聚乙烯树脂、氧化铝、二甲苯，并将环氧改性聚乙烯树脂加热溶解在二甲苯中，保持温度不变，加入氧化铝进行分散，即得阻隔液，备用；s2、基液的制备：称取氨基树脂液、聚硅氧烷表面活性剂、铂纳米颗粒、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸、水，将称取的硫酸和水配制成硫酸溶液，然后向硫酸溶液中加入聚硅氧烷表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌至均匀得混合物，然后将称取的氨基树脂液和铂纳米颗粒加入到混合物中，再转移至超声频率为25khz、超声时间为30min、超声温度为45℃的超声仪中进行超声分散，待分散均匀，即得基液；s3、组配过程：将步骤s2制备的基液加入到铅酸蓄电池壳体中，然后依据环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为2：1计算阻隔液的加入质量，按照计算的阻隔液的加入质量取步骤s1制备的阻隔液，并添加到铅酸蓄电池的基液上方，然后进行充电操作，至基液表面形成阻隔膜即完成铅酸蓄电池用电解液的组配。实施例2本发明提出的一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液，由阻隔液和基液复合而成，所述阻隔液包括以下重量份的原料：环氧改性聚乙烯树脂100份、氧化铝0.1份、二甲苯35份，所述基液包括以下原料：氨基树脂液100份、聚硅氧烷表面活性剂220份、铂纳米颗粒10份、聚乙烯吡咯烷酮30份、硫酸5100份、水13000份，所述铅酸蓄电池用电解液中环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1.5：1，环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为13％；其组配方法，包括以下步骤：s1、阻隔液的制备：称取环氧改性聚乙烯树脂、氧化铝、二甲苯，并将环氧改性聚乙烯树脂加热溶解在二甲苯中，保持温度不变，加入氧化铝进行分散，即得阻隔液，备用；s2、基液的制备：称取氨基树脂液、聚硅氧烷表面活性剂、铂纳米颗粒、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸、水，将称取的硫酸和水配制成硫酸溶液，然后向硫酸溶液中加入聚硅氧烷表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌至均匀得混合物，然后将称取的氨基树脂液和铂纳米颗粒加入到混合物中，再转移至超声频率为25khz、超声时间为30min、超声温度为45℃的超声仪中进行超声分散，待分散均匀，即得基液；s3、组配过程：将步骤s2制备的基液加入到铅酸蓄电池壳体中，然后依据环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1.5：1计算阻隔液的加入质量，按照计算的阻隔液的加入质量取步骤s1制备的阻隔液，并添加到铅酸蓄电池的基液上方，然后进行充电操作，至基液表面形成阻隔膜即完成铅酸蓄电池用电解液的组配。实施例3本发明提出的一种提高铅酸蓄电池使用寿命的电解液，由阻隔液和基液复合而成，所述阻隔液包括以下重量份的原料：环氧改性聚乙烯树脂110份、氧化铝0.15份、二甲苯40份，所述基液包括以下原料：氨基树脂液110份、聚硅氧烷表面活性剂230份、铂纳米颗粒12份、聚乙烯吡咯烷酮35份、硫酸5200份、水13050份，所述铅酸蓄电池用电解液中环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1：1，环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为15％；其组配方法，包括以下步骤：s1、阻隔液的制备：称取环氧改性聚乙烯树脂、氧化铝、二甲苯，并将环氧改性聚乙烯树脂加热溶解在二甲苯中，保持温度不变，加入氧化铝进行分散，即得阻隔液，备用；s2、基液的制备：称取氨基树脂液、聚硅氧烷表面活性剂、铂纳米颗粒、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸、水，将称取的硫酸和水配制成硫酸溶液，然后向硫酸溶液中加入聚硅氧烷表面活性剂和聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌至均匀得混合物，然后将称取的氨基树脂液和铂纳米颗粒加入到混合物中，再转移至超声频率为25khz、超声时间为30min、超声温度为45℃的超声仪中进行超声分散，待分散均匀，即得基液；s3、组配过程：将步骤s2制备的基液加入到铅酸蓄电池壳体中，然后依据环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1：1计算阻隔液的加入质量，按照计算的阻隔液的加入质量取步骤s1制备的阻隔液，并添加到铅酸蓄电池的基液上方，然后进行充电操作，至基液表面形成阻隔膜即完成铅酸蓄电池用电解液的组配。上述实施例1～3中，环氧改性聚乙烯树脂均通过如下方法制备而得，具体操作如下：先将聚乙烯树脂塑炼，再与环氧树脂、固化剂在双螺杆挤出机中挤出、热压、切割，即得环氧改性聚乙烯树脂。使用实施例1～3的电解液、组配方法再结合普通铅酸蓄电池的生产工艺分别生产铅酸蓄电池，并检测铅酸蓄电池的容量，选取与测定的电池容量相匹配的市售普通铅酸蓄电池以及市售免维护铅酸蓄电池分别进行充放电循环实验，并在充放电循环过程中，向铅酸蓄电池内持续输入高于规定电压20％的电压，计算循环400次后铅酸蓄电池容量的降低率以及电解液的减少率，结果见表1。表1：检测项目容量降低率％电解液减少率％实施例135.18.8实施例234.88.1实施例335.69.1普通铅酸蓄电池72.624.7免维护铅酸蓄电池33.77.6表1实验结果显示，使用实施例1～3得到的铅酸蓄电池在经过超电压20％条件下循环400次后，电池容量降低率和电解液减少率均与免维护铅酸蓄电池相近，且实施例1～3和免维护铅酸蓄电池的容量降低率和电解液减少率均明显低于普通铅酸蓄电池，表明本发明提出的铅酸蓄电池电解液能够有效解决普通铅酸蓄电池电解液损失量大的问题，进而延长铅酸蓄电池的使用寿命；而本发明提出的电解液仅是通过阻隔液和基液的制备、阻隔液和基液的组配，结合普通铅酸蓄电池的生产工艺即可完成铅酸蓄电池的生产，相比于市售免维护铅酸蓄电池，操作更为简单，生产成本低廉，维护难度也明显降低。对比例1将实施例2电解液配方中的阻隔液成分去除，并将基液中的氨基树脂液去除，其他条件同实施例2。使用对比例1的电解液配方、组配方法再结合普通铅酸蓄电池的生产工艺生产铅酸蓄电池，并对生产的铅酸蓄电池进行充放电循环实验，并在充放电循环过程中，向铅酸蓄电池内持续输入高于规定电压20％的电压，计算循环400次后铅酸蓄电池容量的降低率以及电解液的减少率，结果见表2。表2：检测项目容量降低率％电解液减少率％对比例160.319.1表2的试验结果与表1的试验结果相比较，可以看出相比于普通铅酸蓄电池，对比例1的容量降低率和电解液减少率也有所降低，但降低的幅度要远小于实施例1～3和免维护铅酸蓄电池，因此表明本发明配方中的阻隔液和氨基树脂液形成的阻隔膜对本发明铅酸蓄电池电解液的使用寿命和电解液的减少具有重要作用。实施例4～15是在环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液总质量不变的情况下，将实施例2中的环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液按照表3的质量比进行替换，其他条件同实施例2，记录实施例2以及实施例4～15的成膜时间，并将实施例2以及4～15中得到的位于基液上方的阻隔膜取出，进行性能检测，结果见表3。表3：表1中，1)a/b为环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比；2)伸长率按照gbb022-91标准进行检测；3)收缩率利用rsy-03热收缩性试验仪并按照gb/t13519-2016标准进行检测；4)透气量是采用gb/t1038-2000标准，采用压差法测量，24h内相应气体的透过量。表3结果显示，环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的比例关系直接影响着阻隔膜的成膜时间和阻隔膜的性能。随着环氧改性聚乙烯树脂比例的增大，成膜时间逐渐减小，当环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液质量比超过1.5：1后成膜时间逐渐延长，当环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比超过2：1后成膜时间显著增长，表明环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1～2：1时，成膜效果较好，且环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比为1.5：1时成膜效果最好；随着环氧改性聚乙烯树脂比例的增大，阻隔膜的横向伸长率、纵向伸长率以及收缩率逐渐增大，但环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比超过1：1后变化不明显；而横向伸长率、纵向伸长率以及收缩率的提高能够使得阻隔膜在铅酸蓄电池使用过程中，随着晃动，阻隔膜与铅酸蓄电池壳体接触之处随之进行伸缩变化，防止晃动过程中阻隔膜破裂的现象发生，进而提高阻隔膜的阻隔时间，延长铅酸蓄电池用电解液的使用寿命。随着环氧改性聚乙烯树脂比例的增大，氢气和氧气的透过量也随之增加，当环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比超过2：1后，氢气和氧气的透过量显著增大，表明本发明实施例得到的电解液的透气量小，能够有效防止电解液中水电解出的氢气和氧气的溢出，同时防止外界空气进入到电解液中与基液中的氢气发生化学反应。综合表1内的数据显示，实施例2的综合效果最好，所以环氧改性聚乙烯树脂与氨基树脂液的质量比1.5：1时阻隔膜的成膜效果最佳。实施例16～21，将实施例2配方中的环氧改性聚乙烯树脂等量替换为环氧树脂含量为5％、8％、10％、15％、18％及20％的环氧改性聚乙烯树脂，其他条件同实施例2，依次得到的电解液，并将实施例16～21中得到的位于基液上方的阻隔膜取出，并进行性能检测，结果见表4。表4：表4中，a)伸长率按照gbb022-91标准进行检测；b)收缩率利用rsy-03热收缩性试验仪并按照gb/t13519-2016标准进行检测；c)透气量是采用gb/t1038-2000标准，采用压差法测量，24h内相应气体的透过量。表4结果显示，随着环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂的含量的增加成膜时间逐渐降低，当环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为超过15％后成膜时间逐渐延长，环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量为10％～15％时成膜时间较短，且随着环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量的增加横向伸长率、纵向伸长率和收缩率也随之增加，但变化不明显，尤其是环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂的含量超过15％后，变化更为微小，这也就表明，随着环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量的增加可以加速环氧树脂中羟基与基液中氨基树脂液中氨基的反应，当环氧树脂的含量增加到一定程度后将抑制反应的进行，而且环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂含量的增加会提高阻隔膜的横向伸缩率、纵向伸缩率以及收缩率，但环氧树脂的含量超过15％后对阻隔膜性能的提高率较小，综合考虑，环氧改性聚乙烯树脂中环氧树脂的含量为10％～15％时性价比较高。将实施例2中的分散方法更改为振荡分散，条件如下：振荡幅度为20mm、振荡时间为50min、振荡温度为45℃，其他条件同实施例2，也向得到的铅酸蓄电池内持续输入高于规定电压20％的电压，计算循环400次后铅酸蓄电池容量的降低率以及电解液的减少率，结果显示与实施例2得到的结果相近，表明使用超声分散或是振荡分散的方法将氨基树脂液和铂纳米颗粒分散到混合物中得到的电解液的性能一致。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12