[發明專利]低溫型鉛炭電池電解液

有效

• 申請號: 202110426539.3
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113224394B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 唐勝群;陳龍霞;吳濤;戰祥連;李艷芬;李敏;王玉瑩;唐慧芹;蘇鑫;馬玉竹
• 申請（專利權）人: 淄博火炬能源有限責任公司
• 主分類號: H01M10/08
• 分類號: H01M10/08;H01M10/42
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙真真

本發明涉及一種低溫型鉛炭電池電解液，屬于鉛酸蓄電池技術領域。本發明所述的本發明所述的低溫型鉛炭電池電解液，包含以下質量百分含量的原料：硫酸30?35％，去離子水60?66％，氫鍵抑制劑0.05?0.2％，改性木素磺酸鈉0.01?0.05％，無水硫酸鈉0.5?1％。本發明所述的低溫型鉛炭電池電解液，顯著降低了低溫條件下硫酸的粘度，提高了分子在電池隔板和電極微孔內的擴散效率，大大提高了電池的低溫放電性能。

技術領域

本發明涉及一種低溫型鉛炭電池電解液，屬于鉛酸蓄電池技術領域。

背景技術

由于低溫環境不僅降低了鉛炭電池的充放電性能，同時也限制了鉛炭電池的應用領域，多年來研究人員不斷開展在汽車起動、儲能、動力等領域應用的鉛酸電池的低溫性能研究工作。負極活性物質的比表面積(BET)比正極活性物質的低一個數量級，導致負極硫酸鉛容易出現鈍化，因而負極板成為了限制低溫環境下的電池放電性能的主要因素。

有研究人員認為，優化板柵結構和極群的連接方式有利于降低電池內阻，從而提高電池的低溫放電性能，同時也指出提高炭材料含量對改善低溫性能有一定的幫助。但炭材料的加入會降低負極的析氫電位，增加電池失水。在低溫環境下鉛酸電池的內阻迅速增大，導致電極的歐姆極化和濃差極化效應驟增，從而降低了充電過程電流的利用率。同時認為低溫條件下硫酸鉛瞬時三維生長的成核過程，受電解液在多孔電極中的擴散控制。現有技術中將木素磺酸鈉、腐殖酸、栲膠、炭材料均添加到負極活性物質中，對提高低溫性能均起到了一定作用，但上述添加劑作用機理基本一致，以木素磺酸鈉為例：

由于負極活性物質是海綿狀鉛，在充放電過程中會逐漸收縮。通過在負極板中加入木質素或木素磺酸鹽可防止其收縮，具體作用機理如下：

a.吸附放電生成的Pb²⁺，減小過飽和度，從而降低電極的極化。

b.抑制充放電過程中PbSO₄，晶體的生長，防止結晶粗大，使放電更容易進行，并顯著提高電池的低溫大倍率放電性能。

但以上方法并沒有從降低硫酸粘度的角度選擇添加劑。硫酸在極板和隔板的微孔內的擴散速度受溫度和粘性影響，溫度越低粘性越大，擴散速度也越慢，進而導致濃差極化、電化學極化的產生，比電阻也增加，因此直接影響到低溫條件下電池的放電特別是大電流放電特性以及活性物質利用率。而硫酸的粘度主要來自于硫酸分子和分子之間的氫鍵增強或增多。因此很有必要對降低硫酸粘度進行研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種低溫型鉛炭電池電解液，其顯著降低了低溫條件下硫酸的粘度，提高了分子在電池隔板和電極微孔內的擴散效率，大大提高了電池的低溫放電性能。

本發明所述的低溫型鉛炭電池電解液，包含以下質量百分含量的原料：

硫酸30-35％，去離子水60-66％，氫鍵抑制劑0.05-0.2％，改性木素磺酸鈉0.01-0.05％，無水硫酸鈉0.5-1％。

優選的，硫酸的質量濃度為34％。

所述氫鍵抑制劑為脲、二甲基亞砜、SCN^-鹽或I^-鹽中的兩種以上的混合物。

所述改性木素磺酸鈉的制備步驟如下：

(1)將木素磺酸鈉粉末溶解于去離子水中，質量分數大于10％；

(2)加入炭顆粒負載Pd催化劑粉末，磁力攪拌；

(3)通入氫氣，在10-40℃下反應2-6h；

(4)過濾掉催化劑顆粒，取上清液；

(5)加入30-50％質量分數的硫酸溶液，靜止1-2h；

(6)分離得到木素磺酸鈉的析出物；