鉛酸蓄電池的防腐蝕裝置和方法及使用該裝置的鉛酸蓄電池與流程
2023-10-04 18:25:04 1
本發明屬於蓄電池領域，涉及一種鉛酸蓄電池的防腐蝕裝置和方法。
背景技術：
免維護閥控式鉛酸蓄電池是貧液設計，電池負極極耳、匯流排和極柱無酸液保護，處於鹼性環境；此種情況下負極極耳、匯流排和極柱與正極析出的氧氣不斷發生反應，造成腐蝕，使得電池失效。
技術實現要素：
本發明為了解決上述問題，提供一種鉛酸蓄電池的防腐蝕裝置和方法，達到有效預防保護負極極耳、匯流排和極柱，隔離氧氣，降低腐蝕速度的目的。
為實現上述發明目的，本發明採用以下技術方案：
本發明提供一種鉛酸蓄電池的防腐蝕方法，具體為：
將矽溶膠、sio2顆粒、水和高分子吸水樹脂製成混合物，
將混合物倒入電池匯流排上，與負極極耳、匯流排和極柱充分接觸；
靜置後形成果凍狀的固態凝膠。
進一步，所述高分子吸水樹脂為聚丙烯酸鹽、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇和聚氧乙烯中的一種或多種。
進一步，混合物包括以下質量份數的組分：
質量分數為10％-40％矽溶膠膠體溶液，100份；
sio2顆粒的平均粒徑10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯醯胺，分子量600萬-2500萬，0.1-1份；
去離子水，50-100份；
稀硫酸，調節混合物的ph值至5-7。
進一步，所述防腐蝕方法包括以下步驟：
1)先將聚丙烯醯胺與去離子水混合，攪拌至完全溶解，製得聚丙烯醯胺溶液；
2)將10％-40％矽溶膠懸浮液倒入攪拌機中，進行攪拌剪切粒徑矽溶膠懸浮液，往攪拌機中緩慢加入10nm-1μm的sio2顆粒；
3)加入稀硫酸，調節ph值5-7；
4)將聚丙烯醯胺溶液和sio2顆粒的矽溶膠一起混合，進行攪拌；
5)根據電池設計要求，稱量混合物倒入電池匯流排上方；
6)靜置至聚丙烯醯胺、sio2和水形成氫鍵後，混合物變成果凍狀凝膠固態物質包覆在負極極耳、匯流排和極柱上。
進一步，步驟2)中，攪拌速度為1500rp/min-2500rp/min。
進一步，步驟4)中攪拌速度為80-120rp/min。
本發明還提供一種鉛酸蓄電池的防腐蝕裝置，所述鉛酸蓄電池的匯流排上設置有果凍狀的固態凝膠，所述固態凝膠包裹匯流排，負極極耳的上部和極柱的下部。所述固態凝膠包裹負極極耳和極柱。
進一步，所述固態凝膠為矽溶膠、sio2顆粒、水和高分子吸水樹脂製成混合物。
其中混合物包括以下質量份數的組分：
質量分數為10％-40％矽溶膠懸浮液，100份；
sio2顆粒的平均粒徑10nm-1μm，5-20份；
聚丙烯醯胺，分子量600萬-2500萬，0.1-1份；
去離子水，50-100份；
稀硫酸，調節混合物的ph值至5-7。
進一步，所述固體凝膠的製備和使用方法，包括以下步驟：
1)先將聚丙烯醯胺與去離子水混合，攪拌至完全溶解，製得聚丙烯醯胺溶液；
2)將10％-40％矽溶膠懸浮液倒入攪拌機中，進行攪拌剪切粒徑矽溶膠懸浮液，往攪拌機中緩慢加入10nm-1μm的sio2顆粒；
3)加入稀硫酸，調節ph值5-7；
4)將聚丙烯醯胺溶液和sio2顆粒的矽溶膠一起混合，進行攪拌；
5)根據電池設計要求，稱量混合物倒入電池匯流排上方；
6)靜置至聚丙烯醯胺、sio2和水形成氫鍵後，混合物變成果凍狀凝膠固態物質包覆在負極極耳、匯流排和極柱上。
本發明還提供一種鉛酸蓄電池，所述鉛酸蓄電池設有如權利要求6-8任意一項所述的防腐蝕裝置。
與現有技術相比，本技術方案具有以下優點：
本發明的鉛酸蓄電池的防腐蝕裝置和方法，在匯流排上設置有果凍狀的固態凝膠，並包裹負極極耳和極柱，從而可以保護負極極耳、匯流排和極柱，隔離氧氣，降低腐蝕速度；而且凝膠中硫酸和水與鉛接觸，使極耳、匯流排和極柱處於酸性保護環境下。
凝膠產生後，收縮產生細小裂縫，電池內部產生的氣體從裂縫經過到達電池頂部排出電池，酸霧經過裂縫時被凝膠吸附，防止酸霧排出電池。
當電池失水後凝膠中，一方面高分子吸水材料可為電池緩慢補充水份，另一方面凝膠吸收電池產生的酸霧同時將冷凝下來的酸返回到電池中，為電池補充水和電解液，延長電池壽命，防止熱失控。
此外，sio2資源豐富、價格低廉，固態凝膠經過高速攪拌破壞氫鍵後從固態變成液態，可重複使用。
而且本發明的固態凝膠使用簡單的高速攪拌機即可製備，通過注酸口灌入電池匯流排，操作簡單。
附圖說明
圖1是使用本發明實施例1中的防腐蝕裝置的鉛酸蓄電池。
圖2是電池無無防腐裝置時負極匯流排腐蝕效果圖。
圖3是使用本發明實施例1中防腐蝕裝置的鉛酸蓄電池的腐蝕效果圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。
實施例1：
按以下質量份數稱取各組分：
質量分數為20％矽溶膠懸浮液，100份；
sio2顆粒的平均粒徑0.3μm，16份；
高分子吸水樹脂聚丙烯醯胺，分子量600萬-2500萬，0.1份；
去離子水，90份；
稀硫酸，調節混合物的ph值至6。
製備方法：
(1)先將聚丙烯醯胺與去離子水混合，攪拌至完全溶解。
(2)將30％矽溶膠懸浮液倒入攪拌機中，2000rp/min的轉速進行高速攪拌同時往攪拌機中緩慢加入0.3μm的sio2顆粒。攪拌5min。
(3)使用滴管加入硫酸，溶液調節ph值6。
(4)將聚丙烯醯胺溶液和sio2顆粒的矽溶膠一起混合，使用100rp/min的轉速進行攪拌3min。
(5)稱量合適的混合物倒入電池匯流排上方。
(6)靜置1h，聚丙烯醯胺、sio2和水形成氫鍵後，混合物變成果凍狀凝膠固態物質包覆在負極極耳、匯流排和極柱上。
圖1是使用本實施例中的防腐蝕裝置的鉛酸蓄電池。如圖1所示，本實施例中的防腐蝕裝置4設置在電池內部的上部。具體的，防腐蝕裝置4的固體凝膠包裹匯流排1，極耳3的上部和負極極柱2的下部。
圖2是電池無無防腐裝置時負極匯流排腐蝕效果圖。
圖3是使用本發明實施例1中防腐蝕裝置的鉛酸蓄電池的腐蝕效果圖。圖2、3分別是gfm-500電池採用60℃2.25v浮充，30天一個循環的高溫浮充試驗，經12個循環後，對電池進行解剖，取負極匯流排上部進行金相測試，其金相結果如圖所示。未安裝防腐裝置的腐蝕深度約800um，安裝防腐裝置的腐蝕明顯減小，其腐蝕深度約100um。
實施例2
按以下質量份數稱取各組分：
質量分數為40％矽溶膠懸浮液，100份；
sio2顆粒的平均粒徑0.3μm，6份；
高分子吸水樹脂聚丙烯醯胺，分子量600萬-2500萬，0.6份；
去離子水，70份；
稀硫酸，調節混合物的ph值至7。
製備方法：
(1)先將聚丙烯醯胺與去離子水混合，攪拌至完全溶解。
(2)將40％矽溶膠懸浮液倒入攪拌機中，2000rp/min的轉速進行高速攪拌剪切粒徑矽溶膠懸浮液，往攪拌機中緩慢加入1.3μm的sio2顆粒。攪拌5min。
(3)使用滴管加入硫酸，溶液調節ph值6。
(4)將聚丙烯醯胺溶液和sio2顆粒的矽溶膠一起混合，使用100rp/min的轉速進行攪拌3min。
(5)稱量合適的混合物倒入電池匯流排上方。
(6)靜置1h，聚丙烯醯胺、sio2和水形成氫鍵後，混合物變成果凍狀凝膠固態物質包覆在負極極耳、匯流排和極柱上。
本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。