[發明專利]用于鉛酸蓄電池的生物大分子修復劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110266524.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113078376B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 孟剛;王茜;鄧鶴鳴;劉飛;劉納;杜濤;張科杰;劉健
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿;潘杰

本發明公開了用于鉛酸蓄電池的生物大分子修復劑，所述生物大分子修復劑包括以下重量份數的原料：γ?羥基丁酸1～15份、乙酸1～20份、γ?PGA1～30份、N?乙酰葡萄糖酸1～8份、Lunasin肽1～15份、ST肽10～50份、β?羥基?α?氨基丁酸1～20份、L?2?氨基?3?羥基丙酸1～40份、蒸餾水20～60份和硫酸15～40份。本發明采用生物大分子修復劑在鉛酸蓄電池的充放電循環過程中，持續消融硫酸鉛結晶，并阻礙硫酸鉛結晶再次附著電極板，從而實現對老化鉛酸蓄電池的生態修復，避免對環境的二次污染。

技術領域

本發明涉及鉛酸蓄電池技術領域，具體地指用于鉛酸蓄電池的生物大分子修復劑及其制備方法。

背景技術

目前，隨著汽車工業、5G通信、電力、交通、鐵路、計算機等基礎產業的迅速發展，市場對蓄電池的需求日益增長，大大促進了蓄電池行業的快速發展。其中，鉛酸蓄電池由于其安全穩定、性價比高等優點，在電池領域占據較高的市場份額，并被廣泛應用于汽車啟動、通信領域、動力電池與儲能電池等領域。

鉛酸蓄電池的循環壽命與其使用環境有很大關系，特別是蓄電池循環過程中放電深度對蓄電池循環壽命影響很大。一般來說，作為深循環使用的蓄電池，使用年限為2～3年，而對于經常處于浮充狀態下使用的蓄電池，其使用年限可達5～8年。但是在實際應用中，由于電池的使用和維護不當，蓄電池壽命往往相對較短，例如變電站用閥控式鉛酸蓄電池的實際使用壽命年限為3～6年，這種情況的出現是對資源的一種巨大浪費。同時，電網對蓄電池進行的管理策略也讓蓄電池維護人員面臨巨大的壓力：一是當蓄電池的放電容量低于其額定容量的80％時，我們就認定此蓄電池已經失效；二是蓄電池沒有達到設計壽命，不能輕易更換新蓄電池；三是即使允許更換新蓄電池，整個審批流程相當漫長，在審批期間讓蓄電池帶病工作，嚴重影響直流系統的安全，也影響到電網的可靠運行。

鉛酸蓄電池正極活性物質為二氧化鉛，負極活性物質是海綿狀鉛，電解液是稀硫酸，其電極反應方程式可表示如下：

正極反應：PbSO₄+2H₂O＝PbO₂+HSO₄^-+3H⁺+2e

負極反應：PbSO₄+H⁺+2e＝Pb+HSO₄^-

總反應：2PbSO₄+2H₂O＝Pb+PbO₂+H₂SO₄

從電極總反應式中可以看出，正常鉛酸蓄電池在放電時，正極的活性物質二氧化鉛和負極的活性物質金屬鉛都與硫酸電解液反應，生成PbSO₄，在電化學上把這種反應叫做“雙硫酸鹽化反應”，電池工作時，PbSO₄與金屬鉛可以實現可逆轉換。但是，大部分鉛酸蓄電池運行一定時間后，其正負極板上會生產一層堅硬的白色PbSO₄晶體，在充電時難以轉換為金屬鉛，造成PbSO₄不斷重新結晶，晶粒增大，這種現象通常多發生在負極，被稱為不可逆硫酸鹽化，簡稱為硫化。由于硫化產生的粗大PbSO₄晶體電導率低，導致電池內部阻抗增加，表現在充電時電壓快速升高，放電時電壓又急速下降；不可逆的PbSO₄晶體不參與反應，又直接導致電極活性物質參與減少，導致蓄電池容量降低，使用壽命縮短。

由于不同類型鉛酸蓄電池的極板種類、生產工藝及使用環境不同，其失效模式有所差異，最常見的幾種失效模式為：蓄電池正極板柵腐蝕變形、不可逆硫酸鹽化、正極板柵上面活性物質軟化脫落、熱失控、失水、短路、斷路等。其中，只有因失水、硫化引起的失效蓄電池是可以修復的。