CN100536218C - 一种铅硅聚能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铅硅聚能电池，包括若干极群、电解液和导电网络，若干极群之间串联连接，每个极群由若干并联的正电极、若干并联的负电极和隔板组成，隔板设置在正电极与负电极之间，所述电解液是将硫酸、水、稳定剂和添加剂的混合液与经过羟基化处理的硅材料混合配比后经过机械搅拌，超声波搅拌，再采用500目左右的塑料筛网过滤后的乳浊液。本发明采用电触变凝聚的原理，使电解质在灌注过程中为流动性极佳的液态，而充电过程中有效凝聚，形成遍布整个电池内部的凝聚态电解质，凝聚态的电解质材料，有效提高了电池使用的稳定性和寿命。电解质的电阻不大于普通铅酸蓄电池，不存在裂纹和水化问题，可以有效延长蓄电池的使用寿命。
Description
【技术领域】
本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及一种新型铅硅聚能电池。
【背景技术】
蓄电池作为车辆动力源的应用已越来越广泛。目前的蓄电池主要有铅酸蓄电池、镍镉电池和镍氢电池。
镍镉电池是一种碱性电池，其比能量可达55W.h/kg，比功率超过190W/kg，可快速充电，循环使用寿命较长，是铅酸蓄电池的两倍多，可达到2000多次，但是镍镉电池的成本高，为铅酸蓄电池的4-5倍，且其中的重金属镉对环境污染严重。所以，镍镉电池在车辆上的应用受到了很大的制约。
镍氢电池和镍镉蓄电池一样，也属于碱性电池，其特性和镍镉蓄电池基本相似，同时还消除了镉污染。但是，镍氢电池的成本还是很高，稳定性和安全性都较差。
铅酸蓄电池是比较成熟的车辆用蓄电池，具有成本低，原材料易得，稳定性和安全性高等优点。比功率也基本能满足车辆的动力要求，应用较广泛，是目前最常见的一种车用蓄电池。但是，目前的铅酸蓄电池比能量较低，使用寿命短。
为提高价格低廉的铅酸蓄电池的比能量，延长其使用寿命，本申请人于2005年9月23日提出的中国专利申请CN200510060856.9中提出了一种铅酸蓄电池胶体电解液。电解质采用胶体材料，在一定程度上提高了铅酸蓄电池的寿命。但由于胶体材料的浓度较大，造成电解质层的电阻增加，使蓄电池在高倍率放电情况下容量降低。尤其在低温下，容易造成胶体裂纹，使内阻急剧增加，电池失效。对于水基的胶体，还存在水化的问题。在普通AGM型阀控密封式铅酸蓄电池中添加胶体时往往不能遍及电池内部，电解质分别不均匀，造成局部的偏流，使蓄电池过早失效。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种铅硅聚能电池，比能量高，使用寿命长，成本低。
为实现上述目的，本发明提出了一种铅硅聚能电池，包括若干极群、电解液和导电网络，若干极群之间串联连接，每个极群由若干并联的正电极、若干并联的负电极和隔板组成，隔板设置在正电极与负电极之间，所述电解液是将硫酸、水、稳定剂和添加剂的混合液与经过羟基化处理的硅材料混合配比后经过机械搅拌，超声波搅拌，再采用500目左右的塑料筛网过滤后的乳浊液。
作为优选，所述硅材料采用经过羟基化处理的比表面积为200m2/g，粒径为100-200nm的气相二氧化硅，稳定剂采用乙二醇或聚乙烯醇或缩甲基纤维素和磷酸，添加剂采用氢氧化钾或氢氧化钠，每1L的混合液配8g的二氧化硅。
作为优选，所述硅材料采用经过羟基化处理的比表面积为500m2/g，粒径为50-100nm的硅氧烷，稳定剂采用硼酸，添加剂采用氢氧化钾，每1L的混合液配28g的硅氧烷。
作为优选，所述导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构。
作为优选，所述隔板采用超细玻璃纤维隔板。
作为优选，所述极群中的若干正电极之间采用铅合金连接，若干负电极之间采用铅合金连接。
本发明的有益效果：本发明采用硅材料为主的电子绝缘层，内部建立纳米级的微孔，便于在吸附更多离子导电物质的前提下，保持高的电导率和气体通道，并采用高效紧凑的结构设计，提高了电池的比能量。本发明采用电触变凝聚的原理，使电解质在灌注过程中为流动性极佳的液态，而充电过程中有效凝聚，形成遍布整个电池内部的凝聚态电解质，凝聚态的电解质材料，有效提高了电池使用的稳定性和寿命。电解质的电阻不大于普通铅酸蓄电池，不存在裂纹和水化问题，可以有效延长蓄电池的使用寿命。
【具体实施方式】
实施例一：
铅硅聚能电池，包括若干极群、电解液和导电网络，若干极群之间串联连接，每个极群由若干并联的正电极、若干并联的负电极和隔板组成，隔板设置在正电极与负电极之间，所述电解液是将硫酸、水、稳定剂和添加剂的混合液与经过羟基化处理的硅材料混合配比后经过机械搅拌，超声波搅拌，再采用500目左右的塑料筛网过滤后的乳浊液。
电极的制备：电池的正负极反应物质的支撑材料和导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构；正极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物；负极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物，采用涂填的方法制作成平板状电极。
液态电解质材料的制备：将8g经过羟基化处理的比表面积在200m2/g，粒径100--200nm的气相二氧化硅，与1升硫酸、水及乙二醇和氢氧化钾的混合液混合，经过机械搅拌，再经超声波搅拌，采用500目塑料筛网过滤，形成稳定的，流动性好的乳浊液。
极群的制作：将上述正负电极按照一定比例正负交错整齐摆放，中间夹以一定厚度的超细玻璃纤维隔板，以对正负极电子绝缘。然后将正负极使用铅合金各自并联，形成极群组。
电池的组装：将上述极群放入塑料壳体内，将各个极群串连，然后密封，引出总的正负导电端子。
电解质的灌注：将110ml上述电解质材料采用真空方式注入电池内。
充电：对电池进行充电，控制充电方式，使电解质凝聚成所需粘度。
后期处理：进行放电检测、外观处理后，铅硅聚能电池制作完成。
所制得的铅硅电池，体积为1.5L，重量为4.1kg，2小时率容量为15Ah。重量比能量为44Wh/kg；体积比能量为120Wh/L；100％深循环寿命为450次。
实施例二：
电极的制备：电池的正负极反应物质的支撑材料和导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构；正极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物；负极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物，采用涂填的方法制作成平板状电极。
液态电解质材料的制备：将8g经过羟基化处理的比表面积在200m2/g，粒径100--200nm的气相二氧化硅，与1升硫酸、水及聚乙烯醇和氢氧化钠的混合液混合，经过机械搅拌，再经超声波搅拌，采用500目塑料筛网过滤，形成稳定的，流动性好的乳浊液。
极群的制作：将上述正负电极按照一定比例正负交错整齐摆放，中间夹以一定厚度的超细玻璃纤维隔板，以对正负极电子绝缘。然后将正负极使用铅合金各自并联，形成极群组。
电池的组装：将上述极群放入塑料壳体内，将各个极群串连，然后密封，引出总的正负导电端子。
电解质的灌注：将110ml上述电解质材料采用真空方式注入电池内。
充电：对电池进行充电，控制充电方式，使电解质凝聚成所需粘度。
后期处理：进行放电检测、外观处理后，铅硅聚能电池制作完成。
所制得的铅硅电池，体积为1.5L，重量为4.1kg，2小时率容量为15Ah。重量比能量为44Wh/kg；体积比能量为120Wh/L；100％深循环寿命为450次。
实施例三：
电极的制备：电池的正负极反应物质的支撑材料和导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构；正极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物；负极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物，采用涂填的方法制作成平板状电极。
液态电解质材料的制备：将8g经过羟基化处理的比表面积在200m2/g，粒径100--200nm的气相二氧化硅，与1升硫酸、水及缩甲基纤维素和磷酸、氢氧化钾的混合液混合，经过机械搅拌，再经超声波搅拌，采用500目塑料筛网过滤，形成稳定的，流动性好的乳浊液。
极群的制作：将上述正负电极按照一定比例正负交错整齐摆放，中间夹以一定厚度的超细玻璃纤维隔板，以对正负极电子绝缘。然后将正负极使用铅合金各自并联，形成极群组。
电池的组装：将上述极群放入塑料壳体内，将各个极群串连，然后密封，引出总的正负导电端子。
电解质的灌注：将110ml上述电解质材料采用真空方式注入电池内。
充电：对电池进行充电，控制充电方式，使电解质凝聚成所需粘度。
后期处理：进行放电检测、外观处理后，铅硅聚能电池制作完成。
所制得的铅硅电池，体积为1.5L，重量为4.1kg，2小时率容量为16Ah。重量比能量为47Wh/kg；体积比能量为128Wh/L；100％深循环寿命为425次。
实施例四：
电极的制备：电池的正负极反应物质的支撑材料和导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构；正极反应物质采用铅、一氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物；负极反应物质采用铅、一氧化铅、二氧化铅、添加剂、水、硫酸的混合物，采用涂填的方法制作成平板状电极。
液态电解质材料的制备：将28g经过羟基化处理的比表面积在500m2/g，粒径50--100nm的硅氧烷，与硫酸、水及硼酸和氢氧化钾组成的1升比例混合，经过机械搅拌，再经超声波搅拌，采用500目塑料筛网过滤，形成稳定的，流动性好的乳浊液。
极群的制作：将上述正负电极按照一定比例正负交错整齐摆放，中间夹以一定厚度的超细玻璃纤维隔板，以对正负极电子绝缘。然后将正负极使用铅合金各自并联，形成极群组。
电池的组装：将上述极群放入塑料壳体内，将各个极群串连，然后密封，引出总的正负导电端子。
电解质的灌注：将105ml上述电解质材料采用真空方式注入电池内。
充电：对电池进行充电，控制充电方式，使电解质凝聚成所需粘度。
后期处理：进行放电检测、外观处理后，铅硅聚能电池制作完成。
所制得的铅硅电池，体积为1.5L，重量为4.15kg，2小时率容量为14.5Ah。重量比能量为42Wh/kg；体积比能量为116Wh/L；100％深循环寿命为475次。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种铅硅聚能电池，包括若干极群、电解液和导电网络，若干极群之间串联连接，每个极群由若干并联的正电极、若干并联的负电极和隔板组成，隔板设置在正电极与负电极之间，其特征在于：所述电解液是将硫酸、水、稳定剂和添加剂的混合液与经过羟基化处理的硅材料混合配比后经过机械搅拌，超声波搅拌，再采用500目的塑料筛网过滤后的乳浊液；所述电解液采用以下两种中的任意一种：一种是硅材料采用经过羟基化处理的比表面积为200m2/g，粒径为100-200nm的气相二氧化硅，稳定剂采用“乙二醇”或“聚乙烯醇”或“缩甲基纤维素和磷酸”，添加剂采用氢氧化钾或氢氧化钠，每1L的混合液配8g的二氧化硅；另一种是硅材料采用经过羟基化处理的比表面积为500m2/g，粒径为50-100nm的硅氧烷，稳定剂采用硼酸，添加剂采用氢氧化钾，每1L的混合液配28g的硅氧烷。
2.如权利要求1所述的一种铅硅聚能电池，其特征在于：所述导电网络采用塑料表面电沉积铅构成的网状结构。
3.如权利要求1所述的一种铅硅聚能电池，其特征在于：所述隔板采用超细玻璃纤维隔板。
4.如权利要求1或2或3所述的一种铅硅聚能电池，其特征在于：所述极群中的若干正电极之间采用铅合金连接，若干负电极之间采用铅合金连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhejiang Chaowei Power Co., Ltd. Assignor: Zhou Mingming Contract fulfillment period: 2008.8.19 to 2027.4.28 contract change Contract record no.: 2008330000296 Denomination of invention: Lead silicon energy-focusing battery License type: Exclusive license Record date: 2008.8.25 |
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| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENCE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2008.8.19 TO 2027.4.28 Name of requester: ZHEJIANG CHAO WEI POWER LTD. Effective date: 20080825 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20081029 Assignee: Shandong Chaowei Power Supply Co., Ltd. Assignor: Zhou Mingming Contract record no.: 2010330000327 Denomination of invention: Lead silicon energy-focusing battery Granted publication date: 20090902 License type: Exclusive License Record date: 20100326 |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANDONG CHILWEE POWER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZHOU MINGMING Effective date: 20100505 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 313100 ZHEJIANG CHILWEE POWER CO.,LTD.,NEW INDUSTRY AREA, ZHICHENG TOWN, CHANGXING COUNTY, ZHEJIANG PROVINCE TO: 271416 INDUSTRY PROJECT DISTRICT, GANGCHENG TOWN, NINGYANG COUNTY, SHANDONG PROVINCE |
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Effective date of registration: 20100505 Address after: 271416 Shandong Ningyang County Gang town industrial project area Patentee after: Shandong Chaowei Power Supply Co., Ltd. Address before: A new industrial area in Zhejiang province 313100 Changxing County pheasant town of Zhejiang Chaowei Power Co. Ltd Patentee before: Zhou Mingming |