铅酸蓄电池增容激发剂、增容系统及其增容方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铅酸蓄电池制备技术领域，涉及铅酸蓄电池的增容技术，尤其涉及一种铅酸蓄电池增容激发剂、增容系统及其增容方法。
【背景技术】
[0002]铅酸蓄电池，其电极主要由铅及其氧化物制成，其电解液为硫酸溶液。自法国人普兰特于1895年发明铅酸蓄电池至今已经历了一百多年的发展历程，无论在理论研宄方面，还是在产品种类和产品电气性能等方面都得到了长足的进步。铅酸蓄电池的应用领域极其广泛，比如交通运输、电信电力、车站码头、矿山井下、航天航海、自然能系统、银行、学校、商场、医院、计算机系统、旅游娱乐和国防军工等。目前，我国铅酸蓄电池的市场规模迅速扩大，产量平均以每年约20%的速度快速增长。与此同时，铅酸蓄电池技术经过多年发展，其比能量、循环寿命和高低温适应性等问题已有所突破，但是仍然存在一些关键性的技术难题至今没有解决，而这些技术难题影响着铅酸蓄电池性能的进一步提高。铅酸蓄电池生极板的主要活性物质为硫酸铅，硫酸铅的导电性很差，在内化成过程中充电接受能力极弱，因而大部分电能无法转变为化学能，而是变成热能消耗掉，即电池在内化成过程中温度特别高，如果不采用强制降温技术，那么铅酸蓄电池的外壳由于温度过高而变形，生极板由于温度过高而钝化，无法再次激活而成为合格的铅酸蓄电池。蓄电池在外部环境温度过高、过充电、过放电、长期处于浮充状态和蓄电池本身的离散性等因素造成极板硫酸盐化，使蓄电池容量衰减而报废。因此，急需开发一种铅酸蓄电池增容技术，以消除极板硫酸盐化现象，从而恢复蓄电池容量而重新利用。
[0003]公开号为CN1068445A的发明专利公开了一种蓄电池废极板再生多性剂及处理工艺，虽然可以防止极板硫酸盐化，起到增容作用，但是增容效果不显著，无法达到新电池的国家标准。
[0004]公开号为CN1204161A的发明专利公开了一种增容的硫酸固化剂，虽然可以提高蓄电池的使用寿命，但是增容效果不显著，无法达到新电池的国家标准。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种铅酸蓄电池增容激发剂，其目的在于:通过向铅酸蓄电池内注入含有增容激发剂的电解液，以消除极板硫酸盐化现象，从而恢复蓄电池容量而重新利用。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种铅酸蓄电池增容激发剂，由气相二氧化硅、固化剂和去离子水混合而成，所述固化剂包括无水硫酸钠、四硼酸锂、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、二丁基二月桂酸锡、N.N-双羟乙基烷基酰胺、聚丙烯酰胺、硫酸亚锡、聚丙烯酸钠。
[0007]气相二氧化硅具有化学惰性和特殊的触变性能，同时具有较强的固水、饱水功能，能够确保内化成激发剂中的水不挥发。
[0008]固化剂能够降低电解液的黏度，同时能够增加容量，提高铅酸蓄电池的充电接收能力。
[0009]本发明的固化剂采用了四硼酸锂、无水硫酸钠、硫酸亚锡等金属盐，特别是添加了十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、N.N-双羟乙基烷基酰胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等，这些物质既能够对固化剂起到良好的稳定作用，又能够减少电解质的电阻。
[0010]二丁基二月桂酸锡、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、四硼酸锂等能够加速活化铅酸蓄电池的极板，减少逸出功，加大铅酸蓄电池的电容量，增强充电接收能力。
[0011]优选的是，所述增容激发剂中各物质的重量百分比为，气相二氧化硅1.0-20%、无水硫酸钠0.2-2.5%、四硼酸锂0.2-2.5%、十二烷基硫酸钠0.03-1.5%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.03-1.5%、二丁基二月桂酸锡0.03-1.5%、N.N-双羟乙基烷基酰胺0.03-1.5%、聚丙烯酰胺0.03-1.5%、硫酸亚锡0.01-4.0%、聚丙烯酸钠0.01-4.0%，余量为去离子水。
[0012]气相二氧化硅具有化学惰性和特殊的触变性能，同时具有较强的固水、饱水功能，能够确保内化成激发剂中的水不挥发，如果含量低于1.0%，固水性能降低，电池循环寿命将降低10%以上，如果含量高于20%，固水性能提高，电池循环寿命将延长，但是蓄电池的容量会降低10%以上。
[0013]固化剂能够降低电解液的黏度，同时能够增加容量，提高铅酸蓄电池的充电接收能力。如果含量低于下限值，容量提升无效果，如果高出上限值，四硼酸锂、无水硫酸钠、硫酸亚锡等在蓄电池中析出金属盐，容易造成短路，十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、N.N-双羟乙基烷基酰胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠等，含量过高会增加电解液的黏度，损害离子流动性能，降低低温放电性能。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述增容激发剂中各物质的重量百分比为，气相二氧化硅5-15%、无水硫酸钠0.5-2.0%、四硼酸锂0.5-2.0%、十二烷基硫酸钠0.1-1.0%、月旨肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-1.0%、二丁基二月桂酸锡0.1-1.0%、N.N-双羟乙基烷基酰胺
0.1-1.0%、聚丙烯酰胺0.1-1.0%、硫酸亚锡1.0-3.0%、聚丙烯酸钠1.0-3.0%，余量为去离子水。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述气相二氧化硅为纳米级二氧化硅粉末。
[0016]在上述任一方案中优选的是，将所述增容激发剂与硫酸电解液混合，形成含有增容激发剂的电解液。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述增容激发剂与硫酸电解液的配比为1:5-20。蓄电池根据用户要求，一般2V开路电压在2.13-2.24之间，开路电压的计算方法为:开路电压=电解液比重+0.845 (常数)。因为增容激发剂中的含水量是固定的，为了确保蓄电池开路电压符合用户要求，必须调整电解液的比重，即电解液中硫酸的含量，为了调整硫酸的含量，所以要调整增容激发剂与硫酸电解液的配比，同时由于各个单位所配出的硫酸电解液中硫酸的含量有所不同，所以选择1:5-20的范围可以适用于所有类型的铅酸蓄电池。
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述硫酸电解液由去离子水和硫酸混合而成。所述硫酸为分析纯硫酸。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述增容激发剂中还包括硫酸。分析纯硫酸和化学纯硫酸里面含有的对蓄电池有害的金属离子较少，对蓄电池造成自放电的因素降低。工业硫酸含有的金属离子杂质较多，不适合铅酸蓄电池使用。
[0020]在上述任一方案中优选的是，所述增容激发剂中硫酸的重量百分比为10-45%。
[0021]在上述任一方案中优选的是，所述增容激发剂中硫酸的重量百分比为10-30%。
[0022]硫酸含量范围的选择主要根据增容激发剂的生产工艺操作可行性和蓄电池增容工艺操作的可行性来确定。若增容激发剂中的硫酸含量低于10%，则容易造成电池增容所需硫酸电解液中的硫酸含量过高，造成生产安全隐患，不利于生产操作；若增容激发剂中的硫酸含量高于45%，则容易增加增容激发剂的黏度，对增容激发剂的反应搅拌装置要求极高，不利于规模化生产。优选的是10-30%。
[0023]本发明的铅酸蓄电池增容激发剂，配制简单，原材料容易获得，成本低廉，功能显著，可均匀快速的分布在极板活性物质的内部，能够把改善电导率的高分子聚合物和固化剂渗透到极板内部和隔板内，增大导电面积，减小电流密度，降低界面电阻，改善蓄电池极组的导电性能，提高蓄电池在充电过程中的充电接收能力，消除极板硫酸盐化现象，使蓄电池再次恢复容量而重新利用。
[0024]本发明还提供一种铅酸蓄电池增容系统，包括铅酸蓄电池，还包括超声波物位测量系统、动态反馈直流伺服系统和紊流系统。
[0025]优选的是，所述铅酸蓄电池、超声波物位测量系统、动态反馈直流伺服系统和紊流系统依次连接。
[0026]在上述任一方案中优选的是，所述超声波物位测量系统包括超声波换能器和超声波数据换算器。超声波换能器可将电能转换为超声波发射出去，再接收反射回来的超声波，并将超声波转换为电信号。超声波数据换算器可将超声波换能器采集、处理的数据换算出电化学内阻数据。
[0027]在上述任一方案中优选的是，所述铅酸蓄电池连接在所述超声波换能器的两端，所述超声波数据换算器连接在所述超声波换能器与所述动态反馈直流伺服系统之间。
[0028]在上述任一方案中优选的是，所述动态反馈直流伺服系统包括控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。控制器按照超声波物位测量系统的给定值与通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量。功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按照控制量的大小将电网中的电能作用到充电电源上，调节充电电源的大小，另一方面按照充电电源的要求把恒压恒频的电网供电转换为蓄电池所需要的直流电。
[0029]在上述任一方案中优选的是，所述紊流系统包括紊流发生器和交直流转换器。
[0030]在上述任一方案中优