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CN112259812B - 一种铅蓄电池修复剂及修复方法 - Google Patents

一种铅蓄电池修复剂及修复方法 Download PDF

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蔡寒玉
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Abstract

本发明属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种铅蓄电池修复剂及修复方法。该铅蓄电池修复剂包括下述重量份的原料：醋酸铵10‑15份、石墨烯0.1‑3份、巯基乙醇2‑5份、硫酸亚铁1‑10份、乙二胺四乙酸二钠3‑8份、结冷胶0.01‑0.05份、硫酸铜1‑5份和硫酸溶液20‑45份。该铅蓄电池修复剂可显著改善电池容量。

Description

一种铅蓄电池修复剂及修复方法
技术领域
本发明属于铅蓄电池技术领域，具体涉及一种铅蓄电池修复剂及修复方法。
背景技术
常用的充电电池除了锂电池之外，铅蓄电池也是非常重要的一个电池系统。铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定，缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小，对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低，因而应用广泛。
随着蓄电池的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸逐渐减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电池不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄电池的容量和寿命。铅蓄电池的设计寿命一般是5-8年，但在实际使用中，使用1-2年即会造成铅蓄电池的容量显著降低，给用户带来极大不便和烦恼。现有技术中虽然也有铅蓄电池修复剂或采用特定的方法进行修复，但修复效果不理想。
发明内容
本发明提供一种铅蓄电池修复剂，该铅蓄电池修复剂可使电池容量修复率达93%以上。
本发明还提供了一种铅蓄电池修复方法。
本发明的铅蓄电池修复剂采用如下技术方案：一种铅蓄电池修复剂，包括下述重量份的原料：醋酸铵10-15份、石墨烯0.1-3份、巯基乙醇2-5份、硫酸亚铁1-10份、乙二胺四乙酸二钠3-8份、结冷胶0.01-0.05份、硫酸铜1-5份和硫酸溶液20-45份。
作为进一步优选的技术方案，包括下述重量份的原料：醋酸铵12份、石墨烯0.5份、巯基乙醇3份、硫酸亚铁5份、乙二胺四乙酸二钠5份、结冷胶0.02份、硫酸铜3份和硫酸溶液40份。
作为进一步优选的技术方案，所述硫酸溶液中硫酸的质量浓度为15-25%。
作为进一步优选的技术方案，所述修复剂按照下述方法制备得到：（1）向所述硫酸
溶液中加入所述结冷胶，搅拌均匀；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入醋酸铵、乙二胺四乙酸二钠和硫酸铜，超声分散10-30min；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁并混合均匀即得所述铅蓄电池修复剂。
本发明的铅蓄电池修复方法采用如下技术方案：一种铅蓄电池修复方法，采用如上述任意一项所述的铅蓄电池修复剂对铅蓄电池进行修复。
作为进一步优选的技术方案，包括下述步骤：（1）将所述铅蓄电池修复剂加入待修复蓄电池后，以0.1-0.5C的电流充电6-10小时；（2）使所述铅蓄电池完全放电；（3）维持所述铅蓄电池的温度在35-40℃，并充电12-20h；（4）超声脉冲振荡10-30min即完成所述铅蓄电池的修复。
本发明的有益效果是：本发明的铅蓄电池修复剂可使电池容量修复率达93%以上。
本发明的铅蓄电池修复剂中的结冷胶和石墨烯可显著提高电池容量修复率；巯基乙醇和硫酸亚铁在提高电池容量修复率方面可以起到协同作用，最高可使电池容量修复率达到100%。其中，醋酸铵主要用于与电池使用过程中负极板上聚集的硫酸铅发生复分解反应，溶解硫酸铅。硫酸亚铁和巯基乙醇作为还原剂，在电池充电的过程中，可有效避免水电解生成的氧气与电池负极的海绵状铅反应。此外，亚铁离子可以集中于电池负极表面，有助于硫酸铅的还原。在巯基乙醇的存在下，也有助于维持亚铁离子的还原性。结冷胶是一种线性多聚糖，均匀分散于电解液后，与溶液中的水、巯基乙醇之间可形成氢键，有助于抑制充电状态下水的分解，减少电池使用过程中水的流失。本发明的修复剂中的硫酸铜主要是作为硫酸盐起作用，为电解液补充硫酸根离子。乙二胺四乙酸二钠可起络合剂的作用，可用于络合亚铁离子氧化后生成的铁离子和修复剂中的铜离子，乙二胺四乙酸二钠中的钠离子则可聚集于负极表面，提供碱性环境，有助于硫酸铅的溶解。
本发明的铅蓄电池修复方法操作简单、易于实现，可显著提高铅蓄电池容量修复率。
附图说明
图1为实施例中本发明的铅蓄电池修复剂的电池容量修复率结果图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、铅蓄电池修复剂的制备
实施例1
铅蓄电池修复剂包括下述重量份的原料：醋酸铵10份、石墨烯0.1份、巯基乙醇2份、硫酸亚铁8份、乙二胺四乙酸二钠3份、结冷胶0.01份、硫酸铜5份和质量浓度为15%的硫酸溶液45份。
按照下述方法制备：（1）向硫酸溶液中加入结冷胶，搅拌均匀；（2）向步骤（1）
所得混合溶液中加入醋酸铵、乙二胺四乙酸二钠和硫酸铜，超声分散10min；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁并混合均匀即得铅蓄电池修复剂。
实施例2
铅蓄电池修复剂包括下述重量份的原料：醋酸铵15份、石墨烯3份、巯基乙醇5份、硫酸亚铁10份、乙二胺四乙酸二钠8份、结冷胶0.05份、硫酸铜1份和质量浓度为25%的硫酸溶液20份。
按照下述方法制备：（1）向硫酸溶液中加入结冷胶，搅拌均匀；（2）向步骤（1）
所得混合溶液中加入醋酸铵、乙二胺四乙酸二钠和硫酸铜，超声分散20min；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁并混合均匀即得铅蓄电池修复剂。
实施例3
铅蓄电池修复剂包括下述重量份的原料：醋酸铵12份、石墨烯0.5份、巯基乙醇3份、硫酸亚铁5份、乙二胺四乙酸二钠5份、结冷胶0.02份、硫酸铜3份和质量浓度为20%的硫酸溶液40份。
按照下述方法制备：（1）向硫酸溶液中加入结冷胶，搅拌均匀；（2）向步骤（1）
所得混合溶液中加入醋酸铵、乙二胺四乙酸二钠和硫酸铜，超声分散30min；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁并混合均匀即得铅蓄电池修复剂。
对比例1
与实施例3的区别仅在于铅蓄电池修复剂中的原料不包括结冷胶。
对比例2
与实施例3的区别仅在于铅蓄电池修复剂中的原料不包括石墨烯。
对比例3
与实施例3的区别仅在于铅蓄电池修复剂中的原料不包括巯基乙醇。
对比例4
与实施例3的区别仅在于：铅蓄电池修复剂中的原料不包括巯基乙醇并将硫酸亚铁的用量增大至10重量份。
对比例5
与实施例3的区别仅在于铅蓄电池修复剂中的原料不包括硫酸亚铁。
对比例6
与实施例3的区别仅在于：铅蓄电池修复剂中的原料不包括硫酸亚铁并将巯基乙醇的用量增大至10重量份。
二、铅蓄电池的修复方法：
包括下述步骤：（1）将所述铅蓄电池修复剂加入待修复蓄电池后，以0.1-0.5C的电流充电6-10小时；（2）使所述铅蓄电池完全放电；（3）维持所述铅蓄电池的温度在35-40℃，并充电12-20h；（4）超声脉冲振荡10-30min即完成所述铅蓄电池的修复。
三、铅蓄电池修复剂修复效果评价
将实施例1-3及对比例1-6的铅蓄电池修复剂用于修复使用2年且电池容量降低至原来的30%的铅蓄电池（该铅蓄电池使用前的电池容量为100Ah）的修复，修复方法如上所示（本发明的修复剂的用量为电解液总量的5%）。以电池容量修复率来评价铅蓄电池修复剂的修复效果（每种铅蓄电池修复剂测试3次，取平均值）。具体结果如说明书附图图1所示。
由图1可知，本发明的铅蓄电池修复剂中的结冷胶、石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁均会对铅蓄电池的修复效果造成重要影响，以结冷胶对电池容量修复率的影响最大。此外，结合实施例3、对比例3和对比例4可知，硫酸亚铁和巯基乙醇可协同作用，起到更好的铅蓄电池修复作用；类似的，结合实施例3、对比例5和对比例6也可得到类似结论且硫酸亚铁在本发明的铅蓄电池修复剂中对铅蓄电池的电池容量修复率的影响更大。
备注：实施例1-3及对比例1-6的铅蓄电池修复剂用于修复铅蓄电池的方法均按照如下参数执行：
修复方法包括下述步骤：（1）将所述铅蓄电池修复剂加入待修复蓄电池后，以0.3C的电流充电8小时；（2）使所述铅蓄电池完全放电；（3）维持所述铅蓄电池的温度在35℃，并充电15h；（4）超声脉冲振荡20min即完成所述铅蓄电池的修复。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铅蓄电池修复剂，其特征在于，包括下述重量份的原料：醋酸铵10-15份、石墨烯0.1-3份、巯基乙醇2-5份、硫酸亚铁1-10份、乙二胺四乙酸二钠3-8份、结冷胶0.01-0.05份、硫酸铜1-5份和硫酸溶液20-45份，所述硫酸溶液中硫酸的质量浓度为15-25%。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池修复剂，其特征在于，包括下述重量份的原料：醋酸铵12份、石墨烯0.5份、巯基乙醇3份、硫酸亚铁5份、乙二胺四乙酸二钠5份、结冷胶0.02份、硫酸铜3份和硫酸溶液40份。
3.据权利要求1或2所述的铅蓄电池修复剂，其特征在于，所述修复剂按照下述方法制备得到：（1）向所述硫酸溶液中加入所述结冷胶，搅拌均匀；（2）向步骤（1）所得混合溶液中加入醋酸铵、乙二胺四乙酸二钠和硫酸铜，超声分散10-30min；（3）向步骤（2）所得混合溶液中加入石墨烯、巯基乙醇和硫酸亚铁并混合均匀即得所述铅蓄电池修复剂。
4.一种铅蓄电池修复方法，其特征在于，采用如权利要求1-3中任意一项所述的铅蓄电池修复剂对铅蓄电池进行修复。
5.根据权利要求4所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于，包括下述步骤：（1）将所述铅蓄电池修复剂加入待修复蓄电池后，以0.1-0.5C的电流充电6-10小时；（2）使所述铅蓄电池完全放电；（3）维持所述铅蓄电池的温度在35-40℃，并充电12-20h；（4）超声脉冲振荡10-30min即完成所述铅蓄电池的修复。
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