[发明专利]一种铅酸蓄电池负极用复合有机膨胀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铅酸蓄电池负极用复合有机膨胀剂及其制备方法，该方法包括以下步骤：将木素磺酸钠和腐殖酸混合溶于水，加入引发剂、交联剂以及丙烯酰胺，发生接枝共聚反应，制得所述复合有机膨胀剂。本发明利用接枝共聚反应制得木素磺酸钠和腐殖酸的复合材料，使复合材料同时具备两者的优良性能，有效延长蓄电池的寿命；复合材料较单一材料具有的更多活性官能团，能够有效推迟硫酸盐化，减少内阻。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池制造技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池负极用复合有机膨胀剂及其制备方法。

背景技术

有机膨胀剂在负极板中的作用主要有两点：一是防止负极活性物质在循环过程中表面积收缩，这些材料可以吸附在电极表面，通过降低表面张力使体系能量减少；二是防钝化功能，即影响负极放电过程中形成的PbSO₄结晶。

目前铅蓄电池中负极主要使用的有机膨胀剂有木素磺酸钠与腐植酸，二者均具有相同的活性官能团，均可推迟负极板钝化，提高负极活性物质利用率，但对电池性能的影响有所不同。众所周知，木素磺酸钠可有效提高低温起动性能，延长放电时间，但腐植酸的起动性能相对较差。有研究表明，单独使用木素磺酸钠时，在循环过程中持久性差，溶解度随温度升高而显著增加，且易被正极PbO₂和溶液中的O₂氧化、分解而损耗；而腐植酸在电池中单独使用时，其持久性相对好，不易发生分解、氧化或损耗。且不少厂家发现负板中加入一定量的木素磺酸钠在使用一段时间后，极板脱粉严重，木素磺酸钠导致负极板脱粉的几率明显高于腐植酸。所以需结合二者共同的特性，制备有利于延长电池放电时间，且持久性好的负极材料。

公告号为CN 101937996 B的专利文献公开了一种电动助力车用胶体铅酸蓄电池负极铅膏及制备方法，用于解决提高蓄电池2hr容量、-15℃低温容量及长寿命问题。所述铅膏原料含有下述重量单位的物质：铅粉100、纤维0.03～0.06、乙炔炭黑0.1～0.5、硫酸钡1.0～1.3、木素磺酸钠0.1～0.2、腐植酸0.1～0.3，聚乙二醇0.1～0.3。该发明铅膏综合木素磺酸钠低温能力强而腐植酸充电接受能力强的特点，同时考虑到胶体电解液使用，并在铅膏原料中加入聚乙二醇，通过试验确定各组成原料的最佳配比，形成一种新型负极混合有机膨胀剂，保证了蓄电池的2hr容量、-15℃低温容量、循环寿命、充电接受性能及水份保持能力，同时还解决了木素磺酸钠配方低温性能衰减的问题。

公布号为CN 104659369 A的专利文献公开了一种铅酸电池用改性木钠的制备方法，对木素磺酸钠进行改性处理。改性后木钠具有比表面积大、易于分散、浸润性好、低温吸附、PH响应范围广、低PH吸附量高、酸中微溶、对Pb²⁺吸附性强等特点。作为负极添加剂使用，与现有酸中微溶木素相比，电池低温放电容量可提高20％；耐高温性强，改性木钠集普通木素微溶性和改性前木素磺酸钠低温性能最佳的双优点，尤其适用于电解液密度低、酸量大的电池。

综上所述，通过对有机膨化剂进行改性制备出性能更优的负极材料，是提高铅酸蓄电池品质的有效手段。

发明内容

本发明提供了一种铅酸蓄电池负极用复合有机膨胀剂及其制备方法，利用接枝共聚反应制备出既能减少反应电阻，又能延长放电时间的负极用复合有机膨胀剂。

一种铅酸蓄电池负极用复合有机膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：将木素磺酸钠和腐殖酸混合溶于水，加入引发剂、交联剂以及丙烯酰胺，发生接枝共聚反应，制得所述复合有机膨胀剂。

本发明利用木素磺酸钠和腐殖酸与丙烯酰胺发生接枝共聚反应的特点，形成结合木素磺酸钠和腐殖酸的复合材料，使复合材料既具备木素磺酸钠的低温起动性能，又具备腐殖酸不易发生分解、氧化而发生损耗的特点，应用到铅酸蓄电池中能有效提高电池寿命。

本领域技术人员可根据铅酸蓄电池实际需求合理调整木素磺酸钠和腐殖酸的配比关系，本发明综合考虑电池性能，希望提高电池的低温放电性能。作为优选，所述木素磺酸钠和腐殖酸的重量比为3:1～4:1。