[发明专利]一种铅蓄电池用的两相组合添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅蓄电池的材料技术领域，特别涉及一种铅蓄电池用的两相组合添加剂的材料、配方及其制备方法。

背景技术

近年储能市场普遍需求大容量的蓄电池作配套用，但常规铅蓄电池在户外使用表现出寿命短，废弃率较高，制约了储能系统的商业应用。业界普遍认同，在铅蓄电池的硫酸液中加入适量的胶体物质，可有效地提升在户外使用的寿命。

铅蓄电池行业传统使用的胶体材料为气相二氧化硅，使用时通过工业纯水或其他溶剂方法将气相二氧化硅充分液化；在中国发明专利公开号CN1383225A中，公开了一种由聚元素硅氧烷、有机硅油和正硅酸酯水溶液混合的硅氧烷组合物，该组合物与硫酸液混聚用作铅蓄电池的电解液或化成液。通过十数年应用，业界普遍认为气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体各有千秋，前者粘度高、工艺性差且铅蓄电池无降低内阻、增加容量的收益，但寿命衰减较平稳，后者粘度低、工艺性好且铅蓄电池可获得降低内阻、增加容量的收益，但稳定性不如前者。

铅蓄电池行业一直寻求一种将气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体优势互补的技术方案，但一些简单将两者混合的方法并不成功，技术原因为：常规的气相二氧化硅胶体为一种水相物，但所述的硅氧烷组合物为一种亲水性油相物，将两者简单混合而形成的微分散体系不稳定，且添加入电解液后的铅蓄电池电化学表现不尽人意。为此，行业希望寻求到一种能将气相二氧化硅与有机高分子组合物充分偶联、添加入硫酸液后可提升铅蓄电池电化学性能的组合胶体添加剂。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前铅蓄电池行业市场上气相二氧化硅胶体和硅氧烷组合物胶体的技术缺陷，提供一种将气相二氧化硅与硅氧烷组合物充分偶联、添加入硫酸液作电解质可提升铅蓄电池电化学性能的胶体添加剂，使铅蓄电池有效延长充放电使用寿命，达到降低蓄电池使用废弃率的技术应用目标。

为实现上述目的，本发明提供了一种铅蓄电池用的两相组合添加剂，所述的两相组合添加剂基于100体积份，由10～90体积份的硅氧烷组合物和10～90体积份的二氧化硅水溶液组合而成；

所述的硅氧烷组合物基于100体积份，包括以下组分和含量：

A组分：主链骨架为(-Si-O-Si-)结构且侧基含一种以上不饱和亲水活性基团R、分子量小于3000的硅氧烷，5～20体积份；

B组分：粘度小于1500帕的有机硅橡胶，5～20体积份；

C组分：10％-50wt％的正硅酸乙酯，50～90体积份；

所述的二氧化硅水溶液基于100体积份，包括以下组分和含量：

气相二氧化硅：5～20体积份；

工业纯水：79.5～94.9体积份；

乳化剂0.1～0.5体积份，所述的乳化剂包括以下物质的一种或多种：吐温系列乳化剂、司盘系列乳化剂、三乙醇胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇。

上述气相二氧化硅的含量中，所述的体积份为其重量/比重的换算值；

上述两相组合添加剂的组分中，所述A组分硅氧烷侧基所含的R包括H、OH、SO₂H、NH₂、CH₃或其他不饱和亲水活性基团。

上述两相组合添加剂的组分中，所述B组分的有机硅橡胶包括甲基硅橡胶、乙基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、含腈硅橡胶或含其他有机基团的有机硅橡胶。

上述两相组合添加剂的组分中，还包括在制备过程用于调节混合物PH值的碱性调整剂。所述的碱性调整剂包括但不限于使用氢氧化钠或氢氧化钾。

基于上述铅蓄电池用的两相组合添加剂的材料及配比范围，本发明还提供了一种将所述备料制作成所述铅蓄电池用的两相组合添加剂的制备方法，该方法包括：

1)把所述的A组分和所述的B组分充分搅拌混合均匀，然后加入所述的C组分，充分搅拌混合均匀，得到所述的硅氧烷组合物；

2)将所述乳化剂的HLB调节为10～14，然后加入工业纯水，混合均匀后加入所述的气相二氧化硅，充分搅拌混合均匀，得到所述的二氧化硅水溶液；

3)用所述的碱性调整剂将步骤2)所得混合物的PH值调节至8-10；

4)将步骤3)得到的混合物和步骤1)得到的硅氧烷组合物混合均匀，即得到本发明所述的两相组合添加剂。

上述两相组合添加剂的制备方法中，所述的步骤2)还包括：通过调整含乳化剂的工业纯水与气相二氧化硅的物料比例来调节所得混合物的澄明度。