CN101281982B - 胶体电解质蓄电池及制造方法 - Google Patents

胶体电解质蓄电池及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种胶体电解质蓄电池，胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸35-42％，硅2-10％，磷酸1-5％，聚丙烯酰胺1-5％，乙二醇0.1-0.5％，丙酸醇1-5％，钾0.01-0.02％，铵0.01-0.02％，锗0.01-0.02％，镉0.06-0.1％，锂0.008-0.01％，其余为水。本发明还涉及该电池的制造方法。本发明胶体电解质蓄电池成本低，储备容量高，低温起动能力超强，在技术上具有显著进步，并产生显著的实用效果。本发明胶体电解质蓄电池低温起动性能好，储备容量大，可广泛应用于汽车、电动车、航标灯、应急电源等领域。

Description

胶体电解质蓄电池及制造方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，特别是涉及一种胶体电解质蓄电池，本发明还涉及该胶体电解质蓄电池的制造方法。
背景技术
现有技术中，目前应用的蓄电池仍以普通铅酸蓄电池为主，因为其配置方法简单，成本较低。但是，由于铅酸蓄电池采用铅酸电解质在充电或者漏液等情况时，析出酸雾伤害人体健康，对环境造成污染；铅酸电解液具有腐蚀性，会腐蚀设备；且由于铅酸电解液具有挥发性，会造成正、负极板的活性物质和酸反应能力下降，导致带电时的存放期短，自放电严重等问题。
为了适应更高的环保要求和使用效能，国内外在胶体蓄电池方面有很多研究，如1957年由德国阳光公司研制出“胶体蓄电池”，德国、日本、美国等国家已经开发应用。我国从90年代开始研制，但由于寿命短、价格高等因素，特别是性能不稳定、内阻大瞬间起动电流小、容量低，始终影响胶体蓄电池的发展。尤其在起动型蓄电池方面的研究收获甚少，目前的胶体电解液或者固定型或者动力型胶体蓄电池，储备容量和放电时间都和普通铅酸蓄电池没有很大的优势。
为了突破胶体电解质在起动型蓄电池的容量及低温起动的瓶颈，依靠本发明人在此类产品涉及研发的多年丰富经验和专业能力，经过多年的研制和试验，终于有所突破，形成本发明。
发明内容：
为了解决上述性能不稳定、内阻大瞬间起动电流小、容量低的问题，本发明的目的是为提供一种性能稳定、容量大且起动性能好的胶体电解质蓄电池；本发明的另一目的是为提供一种该蓄电池的制造方法。
本发明的第一个目的是这样实现的：一种胶体电解质蓄电池，所述胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸35-42％，硅2-10％，磷酸1-5％，聚丙烯酰胺1-5％，乙二醇0.1-0.5％，丙酸醇1-5％，钾0.01-0.02％，铵0.01-0.02％，锗0.01-0.02％，镉0.06-0.1％，锂0.008-0.01％，其余为水。
本发明的另一个目的是这样实现的：一种胶体电解质蓄电池的制造方法：
第一步：将上述胶体电解质的各成分制备成材料A和B；
第二步：将A材料冷冻至-18℃-0℃，将B材料冷冻至-8℃-5℃，进行混合搅拌，灌注进蓄电池中，封装；
第三步：静置2小时后使蓄电池中间格温度到常温，凝胶后以电池C10恒流法充电10小时，C5恒流法充电6小时，C2.5恒流法充电4小时即可；
其中，材料A制备方法是：
第一步：将浓硫酸用水稀释到密度1.48g/cm3，经多级过滤；
第二步：在稀释的硫酸中加入磷酸、镉、锗、铵，搅拌均匀；
材料B制备方法是：
第一步：将工业硅酸钠，用水稀释到密度1.01g/cm3，沉淀24小时，经离子交换脱钠，过滤后，用浓缩到密度为1.1g/cm3；
第二步：在上述制得溶液分别加入丙酸醇、氢氧化钾、氢氧化锂、聚丙烯酰胺、乙二醇，搅拌均匀。
按照上述技术方案，本发明胶体电解质蓄电池，采用高导起动胶体电解质，以汽车用60AH电池为例，至少具有以下优点：
(1)成本低，该电池采用普通的汽车用铅、钙、锡合金的极板，普通的PE隔板，以及价格便宜的聚合硅酸盐为主要材料。
(2)储备容量高，GB/T5008.2-2005起动用铅酸蓄电池标准中，标准为在25℃用25A放电至10.5V(12V电池)时，放电达到100％(即100分钟)，而该电池25A放电时间为100分钟以上，超过标准。
(3)低温起动能力超强，GB/T5008.2-2005起动用铅酸蓄电池标准中，标准为-18℃，以Is(60AH以300A)电流放电60s达到8.4V，该电池以300A电流放电60S时电压为9.0V，达到8.4V时时间为70秒以上，超出标准10秒以上。
综上所述，本发明具有诸多优点和很好的实用价值，其不论在制造方法还是功能上皆有较大改进，在技术上具有显著进步，并产生显著的实用效果。本发明胶体电解质蓄电池低温起动性能好，储备容量大，可广泛应用于汽车、电动车、航标灯、应急电源等领域。
具体实施方式
实施例1
胶体电解质蓄电池的胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸35％，硅2％，磷酸1％，聚丙烯酰胺1％，乙二醇0.1％，丙酸醇1％，钾0.01％，铵0.01％，锗0.01％，镉0.06％，锂0.008％，其余为水。
胶体电解质蓄电池的制造方法如下：
第一步：将上述胶体电解质的各成分制备成材料A和B；
其中，材料A制备方法是：
1.将浓硫酸用水稀释到密度1.48g/cm3，经多级过滤；
2.在稀释的硫酸中加入磷酸、镉、锗、铵，搅拌均匀；
材料B制备方法是：
1.将工业硅酸钠，用水稀释到密度1.01g/cm3，沉淀24小时，经氢型阳离子交换树脂离子交换脱钠，过滤后，用浓缩到密度为1.1g/cm3；
2.在上述制得溶液分别加入丙酸醇、氢氧化钾、氢氧化锂、聚丙烯酰胺、乙二醇，搅拌均匀；
第二步：将A材料冷冻至-18℃-0℃，将B材料冷冻至-8℃-5℃，进行混合搅拌，灌注进蓄电池中，封装；
第三步：静置2小时后使蓄电池中间格温度到常温，凝胶后以电池C10恒流法充电10小时，C5恒流法充电6小时，C2.5恒流法充电4小时即可。
经检测，该胶体电解质蓄电池的储备容量为101％，即在25℃用25A放电至10.5V(12V电池)时，放电达到101分钟，超出标准1％；该电池以-18℃，以Is(60AH以300A)电流放电60s达到8.4V时的时间为72秒，超出标准12秒。
实施例2
胶体电解质蓄电池的胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸42％，硅10％，磷酸5％，聚丙烯酰胺5％，乙二醇0.5％，丙酸醇5％，钾0.02％，铵0.02％，锗0.02％，镉0.1％，锂0.01％，其余为水。
胶体电解质蓄电池的制造方法如下：
第一步：将上述胶体电解质的各成分制备成材料A和B；
其中，材料A制备方法是：
1.将浓硫酸用水稀释到密度1.48g/cm3，经多级过滤；
2.在稀释的硫酸中加入磷酸、镉、锗、铵，搅拌均匀；
材料B制备方法是：
1.将工业硅酸钠，用水稀释到密度1.01g/cm3，沉淀24小时，经氢型阳离子交换树脂离子交换脱钠，过滤后，用浓缩到密度为1.1g/cm3；
2.在上述制得溶液分别加入丙酸醇、氢氧化钾、氢氧化锂、聚丙烯酰胺、乙二醇，搅拌均匀；
第二步：将A材料冷冻至-18℃-0℃，将B材料冷冻至-8℃-5℃，进行混合搅拌，灌注进蓄电池中，封装；
第三步：静置2小时后使蓄电池中间格温度到常温，凝胶后以电池C10恒流法充电10小时，C5恒流法充电6小时，C2.5恒流法充电4小时即可。
经检测，该胶体电解质蓄电池的储备容量为105％，即在25℃用25A放电至10.5V(12V电池)时，放电达到105分钟，超出标准5％；该电池以-18℃，以Is(60AH以300A)电流放电60s达到8.4V时的时间为99秒，超出标准39秒。
实施例3
胶体电解质蓄电池的胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸40％，硅8％，磷酸3％，聚丙烯酰胺3％，乙二醇0.3％，丙酸醇3％，钾0.01％，铵0.01％，锗0.01％，镉0.05％，锂0.005％，其余为水。
胶体电解质蓄电池的制造方法如下：
第一步：将上述胶体电解质的各成分制备成材料A和B；
其中，材料A制备方法是：
1.将浓硫酸用水稀释到密度1.48g/cm3，经多级过滤；
2.在稀释的硫酸中加入磷酸、镉、锗、铵，搅拌均匀；
材料B制备方法是：
1.将工业硅酸钠，用水稀释到密度1.01g/cm3，沉淀24小时，经氢型阳离子交换树脂离子交换脱钠，过滤后，用浓缩到密度为1.1g/cm3；
2.在上述制得溶液分别加入丙酸醇、氢氧化钾、氢氧化锂、聚丙烯酰胺、乙二醇，搅拌均匀；
第二步：将A材料冷冻至-18℃-0℃，将B材料冷冻至-8℃-5℃，进行混合搅拌，灌注进蓄电池中，封装；
第三步：静置2小时后使蓄电池中间格温度到常温，凝胶后以电池C10恒流法充电10小时，C5恒流法充电6小时，C2.5恒流法充电4小时即可。
经检测，该胶体电解质蓄电池的储备容量为104％，即在25℃用25A放电至10.5V(12V电池)时，放电达到104分钟，超出标准4％；该电池以-18℃，以Is(60AH以300A)电流放电60s达到8.4V时的时间为87秒，超出标准27秒。
以上所述，尽是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，对于和本发明的任何等同互换，皆落入本发明保护范围。

Claims (2)

1.一种胶体电解质蓄电池，其特征在于：所述胶体电解质含有以下成分，其重量百分比为：硫酸35-42％，硅2-10％，磷酸1-5％，聚丙烯酰胺1-5％，乙二醇0.1-0.5％，丙酸醇1-5％，钾0.01-0.02％，铵0.01-0.02％，锗0.01-0.02％，镉0.06-0.1％，锂0.008-0.01％，其余为水。
2.一种权利要求1所述胶体电解质蓄电池的制造方法，其特征在于：
第一步：将上述胶体电解质的各成分制备成材料A和B；
第二步：将A材料冷冻至-18℃-0℃，将B材料冷冻至-8℃-5℃，进行混合搅拌，灌注进蓄电池中，封装；
第三步：静置2小时后使蓄电池中间格温度到常温，凝胶后以电池C10恒流法充电10小时，C5恒流法充电6小时，C2.5恒流法充电4小时即可；
其中，材料A制备方法是：
第一步：将浓硫酸用水稀释到密度1.48g/cm3，经多级过滤；
第二步：在稀释的硫酸中加入磷酸、镉、锗、铵，搅拌均匀；
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