專利名稱：一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠體電池電解液，特別涉及一種用于鉛酸蓄電池中的含有硅混 溶膠的膠體電解液，以有效提高和改善鉛酸蓄電池的使用壽命和使用質(zhì)量。
背景技術(shù)：
膠體鉛酸蓄電池是對一般鉛酸蓄電池較大的一種革新、改造，它廣泛應(yīng)用于太 陽能和風(fēng)能離網(wǎng)系統(tǒng)、電力、電信、通信、軍用通信臺站、電動車等領(lǐng)域的電源系統(tǒng) 中。膠體鉛酸蓄電池的電解液主要由硫酸和凝膠劑組成，具有觸變性。凝膠劑通過 其表面的羥基形成氫鍵，在體系中形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將硫酸和水包裹在其中，因此膠 體電解液在靜止不動時呈固體狀。當(dāng)受到一定的剪切力時，其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)迅速解體， 膠體電解液呈水溶液狀。而當(dāng)剪切力停止時，膠體電解液靜置又會恢復(fù)到原先的固體 狀。這種觸變性賦予了膠體鉛酸蓄電池便于運輸和不易漏液的優(yōu)點。凝膠劑的種類對膠體電解液的性能有著不可忽略的影響。目前，中國市場上用 得較多的凝膠劑主要是硅溶膠。硅溶膠是一種乳白色的透明膠體溶液，膠體顆粒近于球 狀，粒徑一般為5 lOOnm，表面積為50 400m2/g，可表示成mSi02 · ηΗ20。硅溶膠 的優(yōu)勢在于①制備、儲存和灌注簡單(粘性低，液體硅溶膠)；②無液體與凝膠分離； ③凝膠強度最佳；④凝膠時間容易控制；⑤對環(huán)境污染少；⑥制備工藝容易控制；⑦生 產(chǎn)成本低。但是，硅溶膠作為凝膠劑的膠體鉛酸蓄電池在充/放電時，特別是深放電 時，電解液進行著膠體和水溶液狀態(tài)之間的切換，膠體電解液容易產(chǎn)生水化分層現(xiàn)象， 導(dǎo)致電池內(nèi)阻大，壽命短，嚴(yán)重影響電池的長期使用性能。而在國外，近年來開始單獨使用氣相二氧化硅做為凝膠劑。氣相二氧化硅非常 純凈(SiO2含量不小于99.8%)，凝膠力強，表面活性高，制得的膠體鉛酸蓄電池性能優(yōu) 良，無論在充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，無論硫酸濃度高低，電解液一直保持良好的膠體狀 態(tài)。缺點在于氣相二氧化硅價格高，國內(nèi)品種少，來源困難。用它配制的膠體電解液粘 度很高，用常規(guī)方法無法灌注電池，需用復(fù)雜的灌裝和凝膠工藝才能制取膠體蓄電池。比較上述兩種凝膠劑的優(yōu)缺點，如何綜合考慮、統(tǒng)一調(diào)配，使二者優(yōu)異性能充 分結(jié)合，從而大幅提高硅溶膠膠體電池的使用壽命和使用性能，滿足使用需要，就成為 本發(fā)明所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于將硅溶膠和氣相二氧化硅有機結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，優(yōu) 化膠體電池的使用性能，保證使用質(zhì)量、延長使用壽命，避免以往膠體電解質(zhì)易水化分 層、電池內(nèi)阻大、壽命短、灌注困難等弊端。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，按份數(shù)百分比包括89 93.5%的密度為1.26 1.32g/ml的硫酸溶液，2.5 10 %的濃度為40 %的硅溶膠，1 4%氣相二氧化硅，且硅混溶膠膠體電解液中總的二氧化硅含量為5%。所述40%的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各自二氧化硅的凈含量計為4 1 1 4。所述40%的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各自二氧化硅的凈含量計為1 1。所述硫酸溶液的密度為1.28g/ml。本發(fā)明的具體優(yōu)點表現(xiàn)為1、采用硅溶膠與氣相二氧化硅混合配制膠體電解液，可以避免單一硅溶膠膠體 電解液水化分層的弊端，還可以改善單一氣相二氧化硅膠體電解液粘度大、原料價格高 的劣勢，降低了成本，提高了普遍適用性。2、硅溶膠與氣相二氧化硅混合配制的膠體電解液，改善了膠體電解液的流動性 和滲透性，使得正、負(fù)極板活性物質(zhì)與膠體電解液的接觸效果更好，提高膠體鉛酸蓄電 池容量。3、采用混膠的方式使電池同時具有兩種單一凝膠劑膠體電池的優(yōu)異性能，加工 方法簡便易行，對生產(chǎn)設(shè)備無特殊要求，也不會增加企業(yè)改進生產(chǎn)設(shè)備的額外負(fù)擔(dān)，生 產(chǎn)操控性強，適于推廣。4、該方法生產(chǎn)的膠體電池，能夠大幅提高電池的容量，改善膠體電池大放電性 能，循環(huán)壽命延長，深放電性能得到改善，可廣泛應(yīng)用于電力、通信、軍用通信臺站、 電動車等領(lǐng)域。
具體實施例方式本發(fā)明涉及硅溶膠膠體電解液內(nèi)兩種凝膠劑的混合問題，實質(zhì)是將不同的凝膠 劑膠體電解液的優(yōu)缺點互補，以達(dá)到膠體電解質(zhì)原料成本降低，電解液均一穩(wěn)定、不水 化分層，膠體電池容量提升，大放電性能改善，循環(huán)壽命延長的目的。本發(fā)明所述的一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，按份數(shù)百分比包 括89 93.5%的密度為1.26 1.32g/ml的硫酸溶液，2.5 10%的濃度為40%的硅溶 膠，1 4%氣相二氧化硅，電解液中總的二氧化硅含量為5%。其中，硫酸溶液的密度 最佳值為1.28g/ml，硫酸溶液為硫酸和水的混合物。硅溶膠是一種乳白色的透明膠體溶 液，膠體顆粒近于球狀，可表示成mSi02 · IiH2O,其內(nèi)含有部分水分。氣相二氧化硅是 以四氯化硅為原料，采用四氯化硅氣體在氫氧氣流高溫下水解制得。這種方法制備的氣 相二氧化硅純度高、分散度高、表面活性高、粒子細(xì)而且成球形，因此制得的膠體鉛酸 蓄電池性能優(yōu)良，無論在充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，無論硫酸濃度高低，電解液一直保持 良好的膠體狀態(tài)。為保證使用性能，本發(fā)明中40%的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各 自二氧化硅的凈含量計為4 1 1 4，其最佳比例為1 1。制作電池時，首先按照鉛酸蓄電池工廠正負(fù)極板常規(guī)的生產(chǎn)工序完成和膏、壓 板、固化、干燥等工序。將化成好的正負(fù)極板配組、焊接、膠封電池蓋、加橡膠圈焊端 子、滴加色膠，進行電池的組裝。然后，按照上述配方進行膠體電解液的配置，將配置 完成的電解液經(jīng)大約3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌均勻。最后，將配好的膠體電解液以真空灌 注的方式灌裝到已組裝的電池中，將每個單格用安全閥封口，電池蓋上面片在水槽中充電，充電完畢即為成品電池。下面通過實驗對具體選配的硅混溶膠膠體電解液進行驗證，具體過程包括一、按份數(shù)百分比配置不同比例的硅混溶膠膠體電解液2#電解液密度為1.28g/ml的硫酸溶液40%的硅溶膠氣相二氧化硅= 93.5 2.5 4，硅混溶膠膠體電解液中總的二氧化硅含量為5%，其中，40%的硅溶膠和 氣相二氧化硅中各自含有的二氧化硅比為1 4。3#電解液密度為1.28g/ml的硫酸溶液40%的硅溶膠氣相二氧化硅= 91.25 6.25 2.5，硅混溶膠膠體電解液中總的二氧化硅含量為5%，其中，40%的硅溶 膠和氣相二氧化硅中各自含有的二氧化硅比為1 1。二、制作對比膠樣，按單一 40%硅溶膠或氣相二氧化硅進行溶膠膠體電解液配 制1#電解液密度為1.28g/ml的硫酸溶液氣相二氧化硅=95 5，膠體電解液中
只含有氣相二氧化硅，且二氧化硅凈含量為5%。4#電解液密度為1.28g/ml的硫酸溶液40%硅溶膠=95 5，膠體電解液中 只含有40%硅溶膠，且二氧化硅凈含量為5%。0#電解液硫酸溶液氣相二氧化硅添加劑=96 3 1，膠體電解液中只含 有單一凝膠劑氣相二氧化硅，且二氧化硅含量約為3%。三、1#_4#配膠具體配比情況如下表
權(quán)利要求
1.一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，其特征在于，按份數(shù)百分比包 括89 93.5%的密度為1.26 1.32g/ml的硫酸溶液，2.5 10%的濃度為40%的硅溶 膠，1 4%氣相二氧化硅，且硅混溶膠膠體電解液中總的二氧化硅含量為5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，其特征在 于，所述40%的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各自二氧化硅的凈含量計為4 1 1 4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，其特征在 于，所述40%的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各自二氧化硅的凈含量計為1 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，其特征在 于，所述硫酸溶液的密度為1.28g/ml。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于鉛酸蓄電池中的硅混溶膠膠體電解液，按份數(shù)百分比包括89～93.5％的密度為1.26～1.32g/ml的硫酸溶液，2.5～10％的濃度為40％的硅溶膠，1～4％氣相二氧化硅，且硅混溶膠膠體電解液中總的二氧化硅含量為5％，而40％的硅溶膠與氣相二氧化硅的比例按各自二氧化硅的凈含量計為4∶1～1∶4。該方法生產(chǎn)的膠體電池有效發(fā)揮了兩種凝膠劑的各自優(yōu)點，能夠大幅提高電池的容量，改善膠體電池大放電性能，循環(huán)壽命延長，深放電性能得到改善，可廣泛應(yīng)用于太陽能和風(fēng)能離網(wǎng)系統(tǒng)、電力、通信、軍用通信臺站、電動車等領(lǐng)域。
文檔編號H01M10/08GK102013521SQ20101052141
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者潘珂, 陳紅雨 申請人:華南師范大學(xué)