[發明專利]一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑

有效

• 申請號: 201410812827.2
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104505538A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 郭永榔;胡景城
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01M10/08
• 分類號: H01M10/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電池電解液添加劑技術領域，具體涉及一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑及其使用方法和應用。

背景技術

鉛酸蓄電池在混合電動車行駛過程中經常處于高倍率部分荷電狀態?(HRPSoC)下循環，容易導致負極板硫酸鹽化，為了抑制這一現象，需要在負極板中加入大量碳添加劑，碳材料的加入可以使硫酸鉛在極板內均勻分布。高比表面積的碳不僅能夠降低充電與放電時的電流密度，還可以在極板內部形成導電網絡，有利于電子的傳遞，提高充電效率。但由于碳類材料的析氫過電勢比Pb電極電勢更正些，故加速了充電過程負極板析氫。

負極板生產過程中不可避免地帶入少量金屬雜質，這些雜質的析氫過電勢相對Pb電極電勢更正，加劇了負極板析氫，從而導致電池充電后期充電效率越來越低。

在電池化成時負極板析氫的加速會伴隨著帶出大量具有強腐蝕性的酸霧，污染環境；在電池循環過程中負極板析氫加劇會導致氧復合效率降低，電池失水加快，易導致電池熱失控或硫酸鹽化進而影響電池壽命。

在負極鉛膏中加入添加劑來減緩負極析氫方法：通常是向負極鉛膏中加入一些過渡金屬離子，如可溶性氧化物、氫氧化物、硫酸鹽等來提高含碳負極板在硫酸電解液中的析氫過電勢，如（US20070104981A1）；還有加入改性的碳材料，通過球磨法或溶劑沉淀法將In₂O₃、Ga₂O₃、Bi₂O₃及其氫氧化物負載到活性炭上，使得改性后的活性炭的析氫過電勢與Pb電極電勢靠近來降低析氫速率，如（授權公告號CN102306784A?）。由于加入的添加劑在鉛膏中，故很難均勻分布，導致添加劑對負極析氫的抑制作用不是很明顯。

在電解液中加入添加劑來減緩負極析氫方法：是加入一定量的磷酸可防止板柵表面二氧化鉛的進一步還原，減少自放電；加入0.12%銅鐵靈，可與電解液中的Sb、Fe及其它金屬離子形成絡合物，減少Sb、Fe等的微量存在而引起的電池自放電，延長電池的壽命；加入離子液體，如三乙基硫酸氫胺、二丁基硫酸氫胺、苯甲基硫酸氫胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫胺，可以提高氫氣的析出電勢。這類添加劑雖然加入簡單，但是添加劑大多為有機物在鉛酸蓄電池電解液中不穩定，且在溶液中的溶解度有限，其作用主要是抑制金屬雜質的析氫速率進而減少電池的自放電，導致添加劑對負極析氫的抑制作用也不是很明顯。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑及其使用方法和應用，可以有效提高不同含碳材料的負極板的析氫過電勢，減小析氫速率，降低電池的失水量，從而改善鉛酸蓄電池性能進而延長電池壽命。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑為稀土化合物，添加量為硫酸溶液質量的0.01~0.1%。

一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑為含氟聚合物，添加量為硫酸溶液質量的0.01~0.1%。

一種鉛酸蓄電池抑制負極板析氫的電解液添加劑為稀土化合物與含氟聚合物的混合物，添加量分別為硫酸溶液質量的0.01~0.1%。

所述的稀土化合物為稀土氧化物、稀土氫氧化物、稀土硫酸鹽、稀土碳酸鹽中的一種或幾種的混合物，稀土元素為鑭、釤、釓、釹、鏑中的一種或多種；含氟聚合物為固體或一定固體含量的乳濁液，包括聚四氟乙烯、全氟辛酸、全氟辛酸鹽、全氟辛基磺酸、全氟辛基磺酸鹽中的一種或多種。

使用方法：稀土化合物直接加入到鉛酸蓄電池電解液中使用；含氟聚合物加入到鉛酸蓄電池電解液前需要進行超聲分散后使用，超聲條件為：超聲功率100W，超聲時間：30min。

添加劑適用于包括含大量碳負極板生產的閥控式鉛酸蓄電池以及富液式鉛酸蓄電池。

本發明的顯著優點在于：

（1）目前混合電動車用閥控式鉛酸蓄電池負極板需要添加大量不同碳材料，本發明的添加劑可有效解決由于碳材料中雜質降低析氫過電勢而引起水耗增加的問題。

（2）本發明所使用的添加劑在鉛酸蓄電池中穩定，不會被氧化而失去作用。

（3）加入少量的添加劑就可以大大提高不同含碳材料負極板的析氫過電勢，降低析氫速率，降低電池的失水量。

（4）添加劑的來源廣泛，價格便宜，無毒無污染。

（5）添加劑可直接加入到鉛酸蓄電池電解液中，分散均勻，操作簡單方便。