一種膠體電解質配製工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機的製作方法
2023-10-04 07:58:24 1
專利名稱：一種膠體電解質配製工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種膠體電解質配製工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機。
背景技術：
膠體電池作為鉛酸蓄電池的一種，與傳統鉛酸蓄電池的主要區別是電解質形態不同。傳統鉛酸蓄電池的電解質是液體硫酸，而膠體電池的電解質是固態的硫酸。膠體電池電解質的形成是通過在硫酸溶液中添加少量的納米氣相二氧化矽，利用二氧化矽表面的矽羥基與硫酸根離子相互作用而生成的空間三維網狀結構，從而將硫酸固定形成固態的電解質。與傳統電池相比，膠體電池的容量增加5-15%，電池壽命延長50-100%，抗極板硫酸鹽化能力強，硫酸改性後對板柵腐蝕力小，電池的性能和穩定性大大超過傳統的電池，因此受到廣泛的推廣。由於沒有合適的設備，傳統膠體電解質的配製常用的方法是首先將氣相二氧化矽分散到水中配製成母膠，然後再將母膠與配製好的高濃度硫酸液混合而成。該方法在混合過程產生大量的硫酸稀釋熱引起膠體電解質溫度在幅度上升，從而導致膠體電解質粘度急劇上升，並快速膠凝化，嚴重影響的膠體電池電解液的灌注。為了電池的灌注方便，生產上只能犧牲電池中膠體的強度，即降低了膠體電解質中的氣相二氧化矽含量。此外，傳統母膠配製方法是人工直接將納米氣相二氧化矽在敞開環境中加入到水中經攪拌而成，該方法必將對環境造成的粉塵汙染及對操作者帶來了嚴重的身體傷害；
對於生產鉛酸蓄電池的生產企業來說，目前急於尋找一種配製高氣相二氧化矽含量、 低粘度、長凝膠時間的電解液配製辦法和與之相適合的設備來解決配膠問題。
發明內容
本發明提供一種膠體電解質配製工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機，本發明工序簡單，自動化高，納米氣相化矽粉末封閉下自動進樣，避免了環境汙染及對操作者的體身傷害；同時可保證電解質生產的可控性，提高膠體電池的質量。本發明的技術方案在於一種鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於，按以下步驟進行
(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液輸入到儲液罐中；
(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，並保持恆溫；
(3)採用高剪切乳化均質泵將粉狀氣相二氧化矽吸入到儲液罐中；
(4)將儲液罐內的氣相二氧化矽與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；
(5)將配製好的膠體電解液輸送給灌膠設備。作為優選方案，所述高剪切乳化均質泵的轉子線速度控制在10 45m/s。作為優選方案，所述高剪切乳化均質泵為一級泵、二級泵或三級泵。作為優詵方案，所沭高翦切乳化均質泵循環翦切時間控制在0. 0Γ1小時。
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作為優選方案，所述高速分散機的攪拌時間為0.0Γ1小時。本發明的另一技術方案在於一種鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設於機架上儲液罐和垂直設置在儲液罐上端部的高速分散機，其特徵在於，該配膠機還包括以下幾個系統
(1)熱交換系統包括設置在儲液罐外側的保溫夾套，所述儲液罐下方設置有通往保溫夾套的進水管路，所述儲液罐上側設置有與保溫夾套相連通的出水管路，所述進水管路上設置有進水控制閥；
(2)進出料系統包括設置在儲液罐上端蓋上的進料管路，所述進料管路上設置有進料控制閥，所述儲液罐的底部設置有出料管路，所述出料管路上設置有出料控制閥；
(3)高速循環剪切真空粉末進樣系統包括設置在儲液罐底部與儲液罐上端蓋之間的真空剪切循環管路，所述真空剪切循環管路上設置有循環控制閥和高剪切乳化均質泵，所述高剪切乳化均質泵的進料端還連接有粉末進樣管路，所述粉末進樣管路上設置有粉末進樣控制閥；
(4)控制系統包括設置在機架上的控制器，所述控制器的控制信號輸出端分別與進水控制閥、進料控制閥、出料控制閥、循環控制閥和粉末進樣控制閥相連接，以實現對熱交換系統、進料系統和高速循環剪切真空粉末進樣系統的控制。作為優選方案，所述儲液罐、高速分散機、進料管路、出料管路、真空剪切循環管路、循環控制閥、高剪切乳化均質泵均採用耐酸不鏽鋼材料製成。本發明的優點有以下幾點
一是該配膠機設計合理，自動化程度高，操作簡便，且該配製工藝工序簡單； 二是納米氣相二氧化矽粉末在封閉的情況下自動進樣，避免了其對環境汙染及對操作者的身體傷害；
三是配製相同配方的膠體電解質，採用粉末進樣的方式可以有效降低原料硫酸的濃度，同時可以將兩者混合產生的稀釋熱降到最低；
四是該配膠機可確保膠體電解質生產過程的工藝參數(氣相二氧化矽的含量、低溫、低粘度、長凝膠時間)可控性。該配膠機能夠生產出優質易灌注的膠體電解液，從而提高膠體電池的質量。
圖1是鉛酸膠體蓄電池用配膠機的構造示意圖。圖中1 一儲液罐，2—高速分散機，3—保溫夾套，4一進水管路，5—出水管路，6— 進水控制閥，7—進料管路，8—進料控制閥，9一出料管路，10 —出料控制閥，11 一真空剪切循環管路，12—循環控制閥，13—高剪切乳化均質泵，14一粉末進樣管路，15—粉末進樣控制閥，16—控制器，17—機架。
具體實施例方式為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。本發明的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於，按以下步驟進行
(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液輸入到儲液罐中；其中，常用的電解液中的硫酸重量百分比含量有以下幾種0. 1%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、45%和50%。(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，並保持恆溫；其中，常用的溫度取值為 0°C、5°C、10°C、15°C、22°C、25°C、28°C、30°C和 35°C、
(3)採用高剪切乳化均質泵將粉狀氣相二氧化矽吸入到儲液罐中；
(4)將儲液罐內的氣相二氧化矽與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；
(5)將配製好的膠體電解液輸送給灌膠設備。作為優選方案，所述高剪切乳化均質泵的轉子線速度控制在10 45m/s。其中， 泵的轉子線速度經常控制在10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s、28 m/s、30 m/s、35 m/s、40 m/s 禾口 45 m/s ο作為優選方案，所述高剪切乳化均質泵為一級泵、二級泵或三級泵。作為優選方案，所述高剪切乳化均質泵循環剪切時間控制在0. 0Γ1小時。其中， 常設定的剪切時間為0. 1小時、0. 3小時、0. 5小時、0. 6小時、0. 8小時和0. 9小時。作為優選方案，所述高速分散機的攪拌時間為0. 0Γ1小時。其中，常設定的攪拌時間為0. 1小時、0. 3小時、0. 5小時、0. 6小時、0. 8小時和0. 9小時。本發明的鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設於機架17上儲液罐1和垂直設置在儲液罐1上端部的高速分散機2，其特徵在於，該配膠機還包括以下幾個系統
(1)熱交換系統包括設置在儲液罐1外側的保溫夾套3，所述儲液罐1下方設置有通往保溫夾套3的進水管路4，所述儲液罐1上側設置有與保溫夾套3相連通的出水管路5， 所述進水管路4上設置有進水控制閥6 ；
(2)進出料系統包括設置在儲液罐1上端蓋上的進料管路7，所述進料管路7上設置有進料控制閥8，所述儲液罐1的底部設置有出料管路9，所述出料管路9上設置有出料控制閥10 ；
(3)高速循環剪切真空粉末進樣系統包括設置在儲液罐1底部與儲液罐1上端蓋之間的真空剪切循環管路11，所述真空剪切循環管路11上設置有循環控制閥12和高剪切乳化均質泵13，所述高剪切乳化均質泵13的進料端還連接有粉末進樣管路14，所述粉末進樣管路14上設置有粉末進樣控制閥15 ；
(4)控制系統包括設置在機架上的控制器16，所述控制器16的控制信號輸出端分別與進水控制閥6、進料控制閥8、出料控制閥10、循環控制閥12和粉末進樣控制閥15相連接，以實現對熱交換系統、進料系統和高速循環剪切真空粉末進樣系統的控制。作為優選方案，所述儲液罐1、高速分散機2、進料管路7、出料管路9、真空剪切循環管路11、循環控制閥12、高剪切乳化均質泵13均採用耐酸不鏽鋼材料製成。本發明不局限上述最佳實施方式，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於，按以下步驟進行(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液經熱交換輸入到儲液罐中；(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，並保持恆溫；(3)採用高剪切乳化均質泵將粉狀氣相二氧化矽吸入到儲液罐中；(4)將儲液罐內的氣相二氧化矽與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；(5)將配製好的膠體電解液輸送給灌膠設備。
2.根據權利要求1所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於所述高剪切乳化均質泵的轉子線速度控制在l(T45m/s。
3.根據權利要求1或2所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於 所述高剪切乳化均質泵為一級泵、二級泵或三級泵。
4.根據權利要求1所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質配製工藝，其特徵在於所述高速分散機的攪拌時間為0. 0Γ1小時。
5.一種鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設於機架上儲液罐和垂直設置在儲液罐上端部的高速分散機，其特徵在於，該配膠機還包括以下幾個系統(1)熱交換系統包括設置在儲液罐外側的保溫夾套，所述儲液罐下方設置有通往保溫夾套的進水管路，所述儲液罐上側設置有與保溫夾套相連通的出水管路，所述進水管路上設置有進水控制閥；(2)進出料系統包括設置在儲液罐上端蓋上的進料管路，所述進料管路上設置有進料控制閥，所述儲液罐的底部設置有出料管路，所述出料管路上設置有出料控制閥；(3)高速循環剪切真空粉末進樣系統包括設置在儲液罐底部與儲液罐上端蓋之間的真空剪切循環管路，所述真空剪切循環管路上設置有循環控制閥和高剪切乳化均質泵，所述高剪切乳化均質泵的進料端還連接有粉末進樣管路，所述粉末進樣管路上設置有粉末進樣控制閥；(4)控制系統包括設置在機架上的控制器，所述控制器的控制信號輸出端分別與進水控制閥、進料控制閥、出料控制閥、循環控制閥和粉末進樣控制閥相連接，以實現對熱交換系統、進料系統和高速循環剪切真空粉末進樣系統的控制。
6.根據權利要求4所述的鉛酸膠體蓄電池用配膠機，其特徵在於所述高剪切乳化均質泵、高還剪切泵、儲液罐、進料管路、出料管路和真空剪切循環管路均採用耐酸不鏽鋼材料製成。
全文摘要
本發明涉及一種膠體電解質配製工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該工藝按以下步驟進行將硫酸重量百分比含量為0~50%的電解液輸入到儲液罐中；熱交換至0~35℃，並保持恆溫；採用高剪切乳化均質泵將粉狀氣相二氧化矽吸入到儲液罐中；將氣相二氧化矽與電解液高速分散，以得到低粘度的膠體電解液；將配製好的膠體電解液輸送給灌膠設備。該配膠機包括設於機架上儲液罐和垂直設置在儲液罐上端部的高速分散機，其特徵在於，該配膠機還包括熱交換系統、進出料系統、高速循環剪切真空粉末進樣系統和控制系統。本發明工序簡單，自動化高，納米氣相化矽粉末封閉下自動進樣，避免了環境汙染及對操作者的體身傷害；同時可保證電解質生產的可控性，提高膠體電池的質量。
文檔編號H01M10/12GK102394318SQ20111033638
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者鄭歐 申請人:福州大學