一種內化成鉛膏合制工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種內化成鉛膏合制工藝，依次包括以下步驟：步驟一、加稀硫酸制作預備液、步驟二、預制氫氧化鉛溶液、步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏等三個步驟。本發明為了使可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，同時也使不溶于酸的添加劑均勻分散，首先將短纖維及添加劑預先和稀硫酸剪切攪拌，使得體系高度分散；然后將經過預制的氫氧化鉛溶液加入該分散體系中，實現濕法加料，可使各種物料均勻分散，提高鉛膏中各組分的均勻一致性，濕法添加的工藝，同時避免了粉體材料添加時的粉塵對環境造成的污染，而且由其制成的蓄電池自放電明顯減少，大電流循環壽命明顯提高。
【專利說明】一種內化成鉛膏合制工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于鉛酸蓄電池【技術領域】，涉及一種內化成鉛膏合制工藝。
【背景技術】
[0002]傳統的合膏工藝都是將各種粉狀添加劑干態下和鉛粉混合，由于添加劑的比重各有不同，添加比例又少，簡單的機械攪拌不能使其充分混合均勻，因各添加劑在鉛膏中的作用至關重要，因此，添加劑如果混合不均勻會導致合制后的鉛膏中各局部成分比例失衡，采用傳統工藝下制成的極板一致性較差，使用中后期會因單只落后原因導致大量的電池退回，因此，鉛膏合制的均勻一致性至關重要。
[0003]申請號為201210375188.9的中國專利申請中公開了一種鉛炭超級電池負極制備工藝，將炭材料粉末單獨在水中經高速攪拌分散均勻，再與鉛粉和其它負極添加劑混合、分散均勻。該制備工藝中高速攪拌的過程中確實能使體系分散效果良好，但是每次加物料時乃至后期攪拌時難以保證體系保持在良好的分散狀態中。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題就是提供一種內化成鉛膏合制工藝，本發明是一種全新的鉛膏合制工藝，主要改變了配方材料(添加劑)的添加方式，由于內化成鉛酸蓄電池在配方材料中有不溶于水但溶于酸的添加劑加入，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，故采用提前和酸混合分散的工藝，通過該工藝，三氧化二鉍就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。
[0005]本發明的工藝首先將各粉體材料通過吸粉裝置經剪切機與已稱重后的稀硫酸(密度為:1.35-1.45g/cm325°C )攪拌混合，利用稀硫酸作為溶劑和分散劑將各物料徹底分散均勻，然后將該溶液添加到鉛粉中，通過該技術改進，可使各種物料均勻分散，提高鉛膏中各組分的均勻一致性。濕法添加的工藝，同時避免了粉體材料添加時的粉塵對環境造成的污染。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:一種內化成鉛膏合制工藝，依次包括以下步驟:
[0007]步驟一、加稀硫酸制作預備液:將短纖維及添加劑加入稀硫酸中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為3?6min，然后迅速冷凍，得到預備液；將稱量好的短纖維及添加劑通過吸粉裝置吸入到剪切機內，混合剪切3?6min，目的是讓可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，故采用提前和酸混合分散的工藝，通過該工藝，三氧化二鉍就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。也使不溶于酸的添加劑均勻分散，同時還避免了粉體材料添加時的粉塵對環境的污染；
[0008]步驟二、預制氫氧化鉛溶液:將鉛粉預熱并緩慢攪拌，攪拌時間為6?Smin ;將預熱好的鉛粉加入水中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為5?8min，得到氫氧化鉛溶液；其中，所述鉛粉可以是島津式鉛粉或巴頓式鉛粉。預熱并緩慢攪拌可以讓鉛粉進一步氧化；最好在2min內加完，然后繼續攪拌5?8分鐘，該過程是讓氧化鉛生成氫氧化鉛。
[0009]步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏:將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液中，同時不斷攪拌，加完氫氧化鉛溶液后繼續攪拌10?20min，完成合膏，待溫度低于45°C時出膏。最好是稀硫酸在13?18min內勻速加完，以讓鉛膏轉化成堿式硫酸鉛。
[0010]由于纖維在生產過程中對其表面采用不同的活性劑配方進行處理，使纖維遇水均勻分散，一般在純水或稀硫酸中放入少量纖維進行攪動，便可以直觀的發現纖維呈立體懸浮狀亂向分散，且長時間放置都不會有太大變化；但也有一些沒有處理好的纖維在水中的分散性不大理想，經攪動后可能分散，但時隔不久便會上浮為一絮狀層。
[0011]本發明中經過高速剪切攪拌，在剪切力的作用下，將短纖維和添加劑先用稀硫酸進行分散，使可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，同時也使不溶于酸的添加劑均勻分散，然后為了防止停止攪拌后短纖維和添加劑又結團，所以采用冷凍的方法，將攪拌分散好的預備液體系降溫冷凍，使得體系內各種物料分子或基團的運動迅速減慢，維持在分散的狀態中。
[0012]優選的，所述步驟一中，冷凍溫度為O?5°C。可以將體系內各種物料分子或基團的運動保持在很慢的狀態中，同時避免水結冰，以便于后續和膏步驟的進行。
[0013]優選的，所述步驟一中，將短纖維及添加劑加入稀硫酸中的同時還加入聚醚型分散劑。聚醚型分散劑溶劑化鏈主要是環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃等物質的均聚物與共聚物，其中主要包括環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。這類超分散劑的合成可以用錨固基團為起始劑，在加熱、加壓及催化劑存在的條件下，通過環醚物質的開環反應制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始劑時，得到的下列結構的超分散劑對無機顏料在醇、醚等強極性介質中的分散具有非常好的效果。
[0014]優選的，所述聚醚型分散劑為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。
[0015]優選的，所述步驟三中，將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液的過程中，預備液的溫度保持在60?70°C。合膏過程不是各種物料的機械混合，是發生化學反應的，同時有熱量放出。合膏過程中鉛膏的溫度會影響鉛膏的組成，因此控制溫度以保證制得的鉛膏有良好的質量。
[0016]優選的，所述短纖維為聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維、聚丙烯腈纖維、聚吡咯纖維、聚噻吩纖維中的至少一種。
[0017]優選的，所述硫酸的質量百分比濃度為45%。
[0018]與現有技術相比，本發明的優點是:本發明為了使可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，同時也使不溶于酸的添加劑均勻分散，首先將短纖維及添加劑預先和稀硫酸(密度為:1.35-1.45g/cm325°C )剪切攪拌，使可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，同時也使不溶于酸的添加劑均勻分散，使得體系高度分散；然后將經過預制的氫氧化鉛溶液加入該分散體系中，實現濕法加料，可使各種物料均勻分散，提高鉛膏中各組分的均勻一致性，濕法添加的工藝，同時避免了粉體材料添加時的粉塵對環境造成的污染，而且由其制成的蓄電池自放電明顯減少，大電流循環壽命明顯提聞。
[0019]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步描述:【具體實施方式】
[0020]本發明一種內化成鉛膏合制工藝實施例1，依次包括以下步驟:
[0021]步驟一、加稀硫酸制作預備液:將短纖維及添加劑加入稀硫酸中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為3min，然后迅速冷凍，得到預備液；將稱量好的短纖維及添加劑通過吸粉裝置吸入到剪切機內，混合剪切3?6min，目的是讓可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，故采用提前和酸混合分散的工藝，通過該工藝，三氧化二鉍就可完全溶解酸，更好的在酸液中分散。也使不溶于酸的添加劑均勻分散，同時還避免了粉體材料添加時的粉塵對環境的污染；
[0022]步驟二、預制氫氧化鉛溶液:將鉛粉預熱并緩慢攪拌，攪拌時間為6min ;將預熱好的鉛粉加入水中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為5min，得到氫氧化鉛溶液；其中，所述鉛粉可以是島津式鉛粉或巴頓式鉛粉。預熱并緩慢攪拌可以讓鉛粉進一步氧化；最好在2min內加完，然后繼續攪拌5?8分鐘，該過程是讓氧化鉛生成氫氧化鉛。
[0023]步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏:將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液中，同時不斷攪拌，加完氫氧化鉛溶液后繼續攪拌lOmin，完成合膏，待溫度低于45°C時出膏。最好是稀硫酸在13?18min內勻速加完，以讓鉛膏轉化成堿式硫酸鉛。
[0024]由于纖維在生產過程中對其表面采用不同的活性劑配方進行處理，使纖維遇水均勻分散，一般在純水或稀硫酸中放入少量纖維進行攪動，便可以直觀的發現纖維呈立體懸浮狀亂向分散，且長時間放置都不會有太大變化；但也有一些沒有處理好的纖維在水中的分散性不大理想，經攪動后可能分散，但時隔不久便會上浮為一絮狀層。
[0025]本發明中經過高速剪切攪拌，在剪切力的作用下，將短纖維和添加劑先用稀硫酸進行分散，使可溶解于酸的添加劑提前溶于酸，如三氧化二鉍不溶于水，可溶于酸，為了更好的把添加劑分散，同時也使不溶于酸的添加劑均勻分散，然后為了防止停止攪拌后短纖維和添加劑又結團，所以采用冷凍的方法，將攪拌分散好的預備液體系降溫冷凍，使得體系內各種物料分子或基團的運動迅速減慢，維持在分散的狀態中。
[0026]所述步驟一中，冷凍溫度為2°C。可以將體系內各種物料分子或基團的運動保持在很慢的狀態中，同時避免水結冰，以便于后續和膏步驟的進行。
[0027]所述步驟一中，將短纖維及添加劑加入稀硫酸中的同時還加入聚醚型分散劑。聚醚型分散劑溶劑化鏈主要是環氧乙烷、環氧丙烷、四氫呋喃等物質的均聚物與共聚物，其中主要包括環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。這類超分散劑的合成可以用錨固基團為起始劑，在加熱、加壓及催化劑存在的條件下，通過環醚物質的開環反應制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始劑時，得到的下列結構的超分散劑對無機顏料在醇、醚等強極性介質中的分散具有非常好的效果。
[0028]所述聚醚型分散劑為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。
[0029]所述步驟三中，將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液的過程中，預備液的溫度保持在60°C。合膏過程不是各種物料的機械混合，是發生化學反應的，同時有熱量放出。合膏過程中鉛膏的溫度會影響鉛膏的組成，因此控制溫度以保證制得的鉛膏有良好的質量。[0030]所述短纖維為聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維、聚丙烯腈纖維、聚吡咯纖維、聚噻吩纖維中的至少一種。
[0031 ] 所述硫酸的質量百分比濃度為45%。
[0032]本發明一種內化成鉛膏合制工藝實施例2，依次包括以下步驟:
[0033]步驟一、加稀硫酸制作預備液:將短纖維及添加劑加入稀硫酸中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為6min，然后迅速冷凍，得到預備液；
[0034]步驟二、預制氫氧化鉛溶液:將鉛粉預熱并緩慢攪拌，攪拌時間為Smin ;將預熱好的鉛粉加入水中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為8min，得到氫氧化鉛溶液；其中，所述鉛粉可以是島津式鉛粉或巴頓式鉛粉。
[0035]步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏:將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液中，同時不斷攪拌，加完氫氧化鉛溶液后繼續攪拌20min，完成合膏，待溫度低于45 °C時出膏。
[0036]所述步驟一中，冷凍溫度為5°C。
[0037]所述步驟一中，將短纖維及添加劑加入稀硫酸中的同時還加入聚醚型分散劑。
[0038]所述聚醚型分散劑為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。
[0039]所述步驟三中，將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液的過程中，預備液的溫度保持在70°C。
[0040]所述短纖維為聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維、聚丙烯腈纖維、聚吡咯纖維、聚噻吩纖維中的至少一種。
[0041]所述硫酸的質量百分比濃度為45%。
[0042]本發明一種內化成鉛膏合制工藝實施例3，依次包括以下步驟:
[0043]步驟一、加稀硫酸制作預備液:將短纖維及添加劑加入稀硫酸中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為5min，然后迅速冷凍，得到預備液；
[0044]步驟二、預制氫氧化鉛溶液:將鉛粉預熱并緩慢攪拌，攪拌時間為Smin ;將預熱好的鉛粉加入水中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為8min，得到氫氧化鉛溶液；其中，所述鉛粉可以是島津式鉛粉或巴頓式鉛粉。
[0045]步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏:將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液中，同時不斷攪拌，加完氫氧化鉛溶液后繼續攪拌13min，完成合膏，待溫度低于45 °C時出膏。
[0046]所述步驟一中，冷凍溫度為3 V。
[0047]所述步驟一中，將短纖維及添加劑加入稀硫酸中的同時還加入聚醚型分散劑。
[0048]所述聚醚型分散劑為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。
[0049]所述步驟三中，將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液的過程中，預備液的溫度保持在65°C。
[0050]所述短纖維為聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維、聚丙烯腈纖維、聚吡咯纖維、聚噻吩纖維中的至少一種。
[0051]所述硫酸的質量百分比濃度為45%。
[0052]性能檢測:將本發明的鉛膏合制工藝實施例1?3制得的鉛膏生產電池，進行循環壽命測試，并與現有技術進行對比，結果如表I所示:[0053]表1
[0054]
【權利要求】
1.一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:依次包括以下步驟: 步驟一、加稀硫酸制作預備液:將短纖維及添加劑加入稀硫酸中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為3?6min，然后迅速冷凍，得到預備液； 步驟二、預制氫氧化鉛溶液:將鉛粉預熱并緩慢攪拌，攪拌時間為6?Smin ;將預熱好的鉛粉加入水中，高速剪切攪拌均勻，攪拌時間為5?8min，得到氫氧化鉛溶液； 步驟三、預備液與氫氧化鉛溶液混合合膏:將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液中，同時不斷攪拌，加完氫氧化鉛溶液后繼續攪拌10?20min，完成合膏，待溫度低于45°C時出膏。
2.如權利要求1所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述步驟一中，冷凍溫度為O?5°C。
3.如權利要求1所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述步驟一中，將短纖維及添加劑加入稀硫酸中的同時還加入聚醚型分散劑。
4.如權利要求3所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述聚醚型分散劑為環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物。
5.如權利要求1所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述步驟三中，將步驟二制得的氫氧化鉛溶液緩慢勻速加入步驟一制得的預備液的過程中，預備液的溫度保持在60 ?70。。。
6.如權利要求1所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述短纖維為聚丙烯纖維、聚氯乙烯纖維、腈綸纖維、聚丙烯腈纖維、聚吡咯纖維、聚噻吩纖維中的至少一種。
7.如權利要求1所述的一種內化成鉛膏合制工藝，其特征在于:所述硫酸的質量百分比濃度為45%。
【文檔編號】H01M4/62GK103682330SQ201310578728
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】周明明, 張森 申請人:超威電源有限公司