專利名稱：一種膠體電解質(zhì)配制工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠體電解質(zhì)配制工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機。
背景技術(shù)：
膠體電池作為鉛酸蓄電池的一種，與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的主要區(qū)別是電解質(zhì)形態(tài)不同。傳統(tǒng)鉛酸蓄電池的電解質(zhì)是液體硫酸，而膠體電池的電解質(zhì)是固態(tài)的硫酸。膠體電池電解質(zhì)的形成是通過在硫酸溶液中添加少量的納米氣相二氧化硅，利用二氧化硅表面的硅羥基與硫酸根離子相互作用而生成的空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而將硫酸固定形成固態(tài)的電解質(zhì)。與傳統(tǒng)電池相比，膠體電池的容量增加5-15%，電池壽命延長50-100%，抗極板硫酸鹽化能力強，硫酸改性后對板柵腐蝕力小，電池的性能和穩(wěn)定性大大超過傳統(tǒng)的電池，因此受到廣泛的推廣。由于沒有合適的設(shè)備，傳統(tǒng)膠體電解質(zhì)的配制常用的方法是首先將氣相二氧化硅分散到水中配制成母膠，然后再將母膠與配制好的高濃度硫酸液混合而成。該方法在混合過程產(chǎn)生大量的硫酸稀釋熱引起膠體電解質(zhì)溫度在幅度上升，從而導致膠體電解質(zhì)粘度急劇上升，并快速膠凝化，嚴重影響的膠體電池電解液的灌注。為了電池的灌注方便，生產(chǎn)上只能犧牲電池中膠體的強度，即降低了膠體電解質(zhì)中的氣相二氧化硅含量。此外，傳統(tǒng)母膠配制方法是人工直接將納米氣相二氧化硅在敞開環(huán)境中加入到水中經(jīng)攪拌而成，該方法必將對環(huán)境造成的粉塵污染及對操作者帶來了嚴重的身體傷害；
對于生產(chǎn)鉛酸蓄電池的生產(chǎn)企業(yè)來說，目前急于尋找一種配制高氣相二氧化硅含量、 低粘度、長凝膠時間的電解液配制辦法和與之相適合的設(shè)備來解決配膠問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種膠體電解質(zhì)配制工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機，本發(fā)明工序簡單，自動化高，納米氣相化硅粉末封閉下自動進樣，避免了環(huán)境污染及對操作者的體身傷害；同時可保證電解質(zhì)生產(chǎn)的可控性，提高膠體電池的質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于，按以下步驟進行
(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液輸入到儲液罐中；
(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，并保持恒溫；
(3)采用高剪切乳化均質(zhì)泵將粉狀氣相二氧化硅吸入到儲液罐中；
(4)將儲液罐內(nèi)的氣相二氧化硅與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；
(5)將配制好的膠體電解液輸送給灌膠設(shè)備。作為優(yōu)選方案，所述高剪切乳化均質(zhì)泵的轉(zhuǎn)子線速度控制在10 45m/s。作為優(yōu)選方案，所述高剪切乳化均質(zhì)泵為一級泵、二級泵或三級泵。作為優(yōu)詵方案，所沭高翦切乳化均質(zhì)泵循環(huán)翦切時間控制在0. 0Γ1小時。
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作為優(yōu)選方案，所述高速分散機的攪拌時間為0.0Γ1小時。本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于一種鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設(shè)于機架上儲液罐和垂直設(shè)置在儲液罐上端部的高速分散機，其特征在于，該配膠機還包括以下幾個系統(tǒng)
(1)熱交換系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐外側(cè)的保溫夾套，所述儲液罐下方設(shè)置有通往保溫夾套的進水管路，所述儲液罐上側(cè)設(shè)置有與保溫夾套相連通的出水管路，所述進水管路上設(shè)置有進水控制閥；
(2)進出料系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐上端蓋上的進料管路，所述進料管路上設(shè)置有進料控制閥，所述儲液罐的底部設(shè)置有出料管路，所述出料管路上設(shè)置有出料控制閥；
(3)高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐底部與儲液罐上端蓋之間的真空剪切循環(huán)管路，所述真空剪切循環(huán)管路上設(shè)置有循環(huán)控制閥和高剪切乳化均質(zhì)泵，所述高剪切乳化均質(zhì)泵的進料端還連接有粉末進樣管路，所述粉末進樣管路上設(shè)置有粉末進樣控制閥；
(4)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在機架上的控制器，所述控制器的控制信號輸出端分別與進水控制閥、進料控制閥、出料控制閥、循環(huán)控制閥和粉末進樣控制閥相連接，以實現(xiàn)對熱交換系統(tǒng)、進料系統(tǒng)和高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)的控制。作為優(yōu)選方案，所述儲液罐、高速分散機、進料管路、出料管路、真空剪切循環(huán)管路、循環(huán)控制閥、高剪切乳化均質(zhì)泵均采用耐酸不銹鋼材料制成。本發(fā)明的優(yōu)點有以下幾點
一是該配膠機設(shè)計合理，自動化程度高，操作簡便，且該配制工藝工序簡單； 二是納米氣相二氧化硅粉末在封閉的情況下自動進樣，避免了其對環(huán)境污染及對操作者的身體傷害；
三是配制相同配方的膠體電解質(zhì)，采用粉末進樣的方式可以有效降低原料硫酸的濃度，同時可以將兩者混合產(chǎn)生的稀釋熱降到最低；
四是該配膠機可確保膠體電解質(zhì)生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)(氣相二氧化硅的含量、低溫、低粘度、長凝膠時間)可控性。該配膠機能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)易灌注的膠體電解液，從而提高膠體電池的質(zhì)量。
圖1是鉛酸膠體蓄電池用配膠機的構(gòu)造示意圖。圖中1 一儲液罐，2—高速分散機，3—保溫夾套，4一進水管路，5—出水管路，6— 進水控制閥，7—進料管路，8—進料控制閥，9一出料管路，10 —出料控制閥，11 一真空剪切循環(huán)管路，12—循環(huán)控制閥，13—高剪切乳化均質(zhì)泵，14一粉末進樣管路，15—粉末進樣控制閥，16—控制器，17—機架。
具體實施例方式為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。本發(fā)明的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于，按以下步驟進行
(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液輸入到儲液罐中；其中，常用的電解液中的硫酸重量百分比含量有以下幾種0. 1%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、45%和50%。(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，并保持恒溫；其中，常用的溫度取值為 0°C、5°C、10°C、15°C、22°C、25°C、28°C、30°C和 35°C、
(3)采用高剪切乳化均質(zhì)泵將粉狀氣相二氧化硅吸入到儲液罐中；
(4)將儲液罐內(nèi)的氣相二氧化硅與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；
(5)將配制好的膠體電解液輸送給灌膠設(shè)備。作為優(yōu)選方案，所述高剪切乳化均質(zhì)泵的轉(zhuǎn)子線速度控制在10 45m/s。其中， 泵的轉(zhuǎn)子線速度經(jīng)常控制在10 m/s、15 m/s、20 m/s、25 m/s、28 m/s、30 m/s、35 m/s、40 m/s 禾口 45 m/s ο作為優(yōu)選方案，所述高剪切乳化均質(zhì)泵為一級泵、二級泵或三級泵。作為優(yōu)選方案，所述高剪切乳化均質(zhì)泵循環(huán)剪切時間控制在0. 0Γ1小時。其中， 常設(shè)定的剪切時間為0. 1小時、0. 3小時、0. 5小時、0. 6小時、0. 8小時和0. 9小時。作為優(yōu)選方案，所述高速分散機的攪拌時間為0. 0Γ1小時。其中，常設(shè)定的攪拌時間為0. 1小時、0. 3小時、0. 5小時、0. 6小時、0. 8小時和0. 9小時。本發(fā)明的鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設(shè)于機架17上儲液罐1和垂直設(shè)置在儲液罐1上端部的高速分散機2，其特征在于，該配膠機還包括以下幾個系統(tǒng)
(1)熱交換系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐1外側(cè)的保溫夾套3，所述儲液罐1下方設(shè)置有通往保溫夾套3的進水管路4，所述儲液罐1上側(cè)設(shè)置有與保溫夾套3相連通的出水管路5， 所述進水管路4上設(shè)置有進水控制閥6 ；
(2)進出料系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐1上端蓋上的進料管路7，所述進料管路7上設(shè)置有進料控制閥8，所述儲液罐1的底部設(shè)置有出料管路9，所述出料管路9上設(shè)置有出料控制閥10 ；
(3)高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐1底部與儲液罐1上端蓋之間的真空剪切循環(huán)管路11，所述真空剪切循環(huán)管路11上設(shè)置有循環(huán)控制閥12和高剪切乳化均質(zhì)泵13，所述高剪切乳化均質(zhì)泵13的進料端還連接有粉末進樣管路14，所述粉末進樣管路14上設(shè)置有粉末進樣控制閥15 ；
(4)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在機架上的控制器16，所述控制器16的控制信號輸出端分別與進水控制閥6、進料控制閥8、出料控制閥10、循環(huán)控制閥12和粉末進樣控制閥15相連接，以實現(xiàn)對熱交換系統(tǒng)、進料系統(tǒng)和高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)的控制。作為優(yōu)選方案，所述儲液罐1、高速分散機2、進料管路7、出料管路9、真空剪切循環(huán)管路11、循環(huán)控制閥12、高剪切乳化均質(zhì)泵13均采用耐酸不銹鋼材料制成。本發(fā)明不局限上述最佳實施方式，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于，按以下步驟進行(1)將硫酸重量百分比含量為(Γ50%的電解液經(jīng)熱交換輸入到儲液罐中；(2)將儲液罐的電解液熱交換至(T35°C，并保持恒溫；(3)采用高剪切乳化均質(zhì)泵將粉狀氣相二氧化硅吸入到儲液罐中；(4)將儲液罐內(nèi)的氣相二氧化硅與電解液高速分散，使之混合均勻，以得到低粘度的膠體電解液；(5)將配制好的膠體電解液輸送給灌膠設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于所述高剪切乳化均質(zhì)泵的轉(zhuǎn)子線速度控制在l(T45m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于 所述高剪切乳化均質(zhì)泵為一級泵、二級泵或三級泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛酸膠體蓄電池的膠體電解質(zhì)配制工藝，其特征在于所述高速分散機的攪拌時間為0. 0Γ1小時。
5.一種鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該配膠機包括設(shè)于機架上儲液罐和垂直設(shè)置在儲液罐上端部的高速分散機，其特征在于，該配膠機還包括以下幾個系統(tǒng)(1)熱交換系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐外側(cè)的保溫夾套，所述儲液罐下方設(shè)置有通往保溫夾套的進水管路，所述儲液罐上側(cè)設(shè)置有與保溫夾套相連通的出水管路，所述進水管路上設(shè)置有進水控制閥；(2)進出料系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐上端蓋上的進料管路，所述進料管路上設(shè)置有進料控制閥，所述儲液罐的底部設(shè)置有出料管路，所述出料管路上設(shè)置有出料控制閥；(3)高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)包括設(shè)置在儲液罐底部與儲液罐上端蓋之間的真空剪切循環(huán)管路，所述真空剪切循環(huán)管路上設(shè)置有循環(huán)控制閥和高剪切乳化均質(zhì)泵，所述高剪切乳化均質(zhì)泵的進料端還連接有粉末進樣管路，所述粉末進樣管路上設(shè)置有粉末進樣控制閥；(4)控制系統(tǒng)包括設(shè)置在機架上的控制器，所述控制器的控制信號輸出端分別與進水控制閥、進料控制閥、出料控制閥、循環(huán)控制閥和粉末進樣控制閥相連接，以實現(xiàn)對熱交換系統(tǒng)、進料系統(tǒng)和高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉛酸膠體蓄電池用配膠機，其特征在于所述高剪切乳化均質(zhì)泵、高還剪切泵、儲液罐、進料管路、出料管路和真空剪切循環(huán)管路均采用耐酸不銹鋼材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膠體電解質(zhì)配制工藝及其鉛酸膠體蓄電池用配膠機，該工藝按以下步驟進行將硫酸重量百分比含量為0~50%的電解液輸入到儲液罐中；熱交換至0~35℃，并保持恒溫；采用高剪切乳化均質(zhì)泵將粉狀氣相二氧化硅吸入到儲液罐中；將氣相二氧化硅與電解液高速分散，以得到低粘度的膠體電解液；將配制好的膠體電解液輸送給灌膠設(shè)備。該配膠機包括設(shè)于機架上儲液罐和垂直設(shè)置在儲液罐上端部的高速分散機，其特征在于，該配膠機還包括熱交換系統(tǒng)、進出料系統(tǒng)、高速循環(huán)剪切真空粉末進樣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。本發(fā)明工序簡單，自動化高，納米氣相化硅粉末封閉下自動進樣，避免了環(huán)境污染及對操作者的體身傷害；同時可保證電解質(zhì)生產(chǎn)的可控性，提高膠體電池的質(zhì)量。
文檔編號H01M10/12GK102394318SQ20111033638
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者鄭歐 申請人:福州大學