[发明专利]用于铅酸蓄电池的生物大分子修复剂及其制备方法

说明书

本发明公开了用于铅酸蓄电池的生物大分子修复剂，所述生物大分子修复剂包括以下重量份数的原料：γ‑羟基丁酸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‑羟基‑α‑氨基丁酸1～20份、L‑2‑氨基‑3‑羟基丙酸1～40份、蒸馏水20～60份和硫酸15～40份。本发明采用生物大分子修复剂在铅酸蓄电池的充放电循环过程中，持续消融硫酸铅结晶，并阻碍硫酸铅结晶再次附着电极板，从而实现对老化铅酸蓄电池的生态修复，避免对环境的二次污染。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体地指用于铅酸蓄电池的生物大分子修复剂及其制备方法。

背景技术

目前，随着汽车工业、5G通信、电力、交通、铁路、计算机等基础产业的迅速发展，市场对蓄电池的需求日益增长，大大促进了蓄电池行业的快速发展。其中，铅酸蓄电池由于其安全稳定、性价比高等优点，在电池领域占据较高的市场份额，并被广泛应用于汽车启动、通信领域、动力电池与储能电池等领域。

铅酸蓄电池的循环寿命与其使用环境有很大关系，特别是蓄电池循环过程中放电深度对蓄电池循环寿命影响很大。一般来说，作为深循环使用的蓄电池，使用年限为2～3年，而对于经常处于浮充状态下使用的蓄电池，其使用年限可达5～8年。但是在实际应用中，由于电池的使用和维护不当，蓄电池寿命往往相对较短，例如变电站用阀控式铅酸蓄电池的实际使用寿命年限为3～6年，这种情况的出现是对资源的一种巨大浪费。同时，电网对蓄电池进行的管理策略也让蓄电池维护人员面临巨大的压力：一是当蓄电池的放电容量低于其额定容量的80％时，我们就认定此蓄电池已经失效；二是蓄电池没有达到设计寿命，不能轻易更换新蓄电池；三是即使允许更换新蓄电池，整个审批流程相当漫长，在审批期间让蓄电池带病工作，严重影响直流系统的安全，也影响到电网的可靠运行。

铅酸蓄电池正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质是海绵状铅，电解液是稀硫酸，其电极反应方程式可表示如下：

正极反应：PbSO₄+2H₂O＝PbO₂+HSO₄^-+3H⁺+2e

负极反应：PbSO₄+H⁺+2e＝Pb+HSO₄^-

总反应：2PbSO₄+2H₂O＝Pb+PbO₂+H₂SO₄

从电极总反应式中可以看出，正常铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成PbSO₄，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”，电池工作时，PbSO₄与金属铅可以实现可逆转换。但是，大部分铅酸蓄电池运行一定时间后，其正负极板上会生产一层坚硬的白色PbSO₄晶体，在充电时难以转换为金属铅，造成PbSO₄不断重新结晶，晶粒增大，这种现象通常多发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化，简称为硫化。由于硫化产生的粗大PbSO₄晶体电导率低，导致电池内部阻抗增加，表现在充电时电压快速升高，放电时电压又急速下降；不可逆的PbSO₄晶体不参与反应，又直接导致电极活性物质参与减少，导致蓄电池容量降低，使用寿命缩短。

由于不同类型铅酸蓄电池的极板种类、生产工艺及使用环境不同，其失效模式有所差异，最常见的几种失效模式为：蓄电池正极板栅腐蚀变形、不可逆硫酸盐化、正极板栅上面活性物质软化脱落、热失控、失水、短路、断路等。其中，只有因失水、硫化引起的失效蓄电池是可以修复的。