[发明专利]一种两相混合添加剂、用途及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅蓄电池的材料技术领域，特别涉及一种两相混合添加剂的材料配方、用途及其制备方法。

背景技术

近年储能市场对大容量铅蓄电池的配套需求急剧上升，但常规蓄电池在户外使用中表现出寿命短，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。铅蓄电池电解液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有机硅氧烷、硅油和正硅酸酯水溶液混合的有机硅组合物，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有机硅胶体各有千秋，前者粘度高但寿命衰减较平稳，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将二氧化硅胶体和有机硅组合物胶体优势互补的技术方案，但一些将两种成品胶体简单混合的电化学表现不尽人意，原因为常规的成品气相二氧化硅胶体一般为水分散剂，电解液常用的活性剂需要由用户在混合硫酸液时添加，而不同的成品硅氧烷组合物所添加的活性剂也不同，将两者简单混合的微分散体系往往不稳定，加入硫酸液后灌装铅蓄电池的电化学性能欠佳，使用户在电解液添加活性剂时常常需要先做对比试验，给用户的使用带来麻烦。为此，行业希望寻求到一种既稳定偶联又可提升电化学性能的两相混合添加剂。

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有机硅组合物胶体的技术缺陷，提供一种既可将气相二氧化硅与硅氧烷组合物充分偶联、又在成品中植入常用活性剂的两相胶体添加剂，使之直接加入硫酸液作电解质可提升铅蓄电池的电化学性能，延长使用寿命，降低蓄电池废弃率。

为实现上述目的，本发明提供了一种两相混合添加剂，所述的两相混合添加剂基于100体积份，由10～90体积份的有机硅组合物和10～90体积份的二氧化硅混合物混合而成；所述的有机硅组合物基于100体积份，包括以下组分和含量：

A组分：主链骨架为(-C-Si-O-)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的有机硅氧烷，5～20体积份；

B组分：粘度小于2000帕的有机硅油，5～20体积份；

C组分：10％-30wt％的正硅酸乙酯，60～90体积份；

所述的二氧化硅混合物基于100体积份，包括以下组分和含量：

气相二氧化硅：5～15体积份；

工业纯水：82.5～94.7体积份；

蒙脱土水溶液0.2～2体积份，所述的蒙脱土水溶液为用硫酸液浸渍蒙脱土的饱和溶液；

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；

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

上述两相混合添加剂的组分中，所述B组分的有机硅油包括甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油或含其他有机基团的有机硅油。

上述两相混合添加剂的组分中，还包括在制备过程用于调节混合物中间体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、氢氧化钾。

本发明还提供了一种含有以上所述两相混合添加剂的铅蓄电池电解液或修复液，所述的电解液或修复液由所述两相混合添加剂与密度为1.05-1.35的常规硫酸液混合而成；所述的两相混合添加剂，在所述电解液中的体积含量不低于0.2％，在所述修复液中的体积含量不低于2％。

基于上述两相混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两相混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，得到所述的有机硅组合物；

2)将所述的乳化剂的HLB调节为10～14，然后加入所述的工业纯水，混合均匀后加入所述的气相二氧化硅，充分搅拌混合均匀；

3)向步骤2)得到的混合物加入所述的蒙脱土水溶液，在搅拌混合中用所述的碱性调整剂将混合物的PH值调节至8-10，得到所述的二氧化硅混合物；