CN102324523B - 一种硅液蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池，具体地说是一种体积小，重量轻，免维护，能够有效提高充电效率，延长蓄电池使用寿命的硅液新材料蓄电池，其特征在于所述电解液由电解原液和修复液按体积比98.5:1.5配置而成，所述电极板由采用耐高温的塑料或者碳纤维材料制成的固定板以及其表面的活性物质层构成，其中活性物质层以电镀方式镀在固定板表面，活性物质层的镀层厚度为0.1-1.5mm，其中负极板的活性物质层为二氧化铅电镀层，正极板的活性物质层为铅电镀层，本发明具有工艺简单,电解液低温状态下活性高，能够显著提高蓄电池的充放电效率、延长蓄电池的使用寿命，在生产过程中对人和环境没有任何污染，用后的蓄电池对环境也没有任何污染等优点。

Description

一种硅液蓄电池
技术领域
本发明涉及一种蓄电池，具体地说是一种体积小，重量轻，免维护，能够有效提高充电效率，延长蓄电池使用寿命的硅液新材料蓄电池。
背景技术
众所周知，蓄电池广泛应用于工、农业，尤其用作交通工具如汽车、摩托车、飞机、火车等的电源。现阶段蓄电池一般由以下几个部分组成：阳极板、阴极板、电解液、电池外壳、隔离板以及液口栓、上盖等，其中阳极板采用填满过氧化铅的铅板制成，阴极板采用填满海绵状铅的铅板制成，其电解液一般采用稀硫酸溶液，在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能，电池在放电时金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅，电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅，移去充电电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池，因此铅酸蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池，它的电压是2V，通常把三个铅酸蓄电池串联起来使用，电压是6V，汽车上用的是6个铅酸蓄电池串联成12V的电池组。铅酸蓄电池在使用一段时间后要补充蒸馏水，使电解质保持含有22～28%的稀硫酸。 
传统的铅酸蓄电池在使用过程中存在很多不足：首先传统的铅酸蓄电池重量重，由于其每隔电压为2V，通常把三个铅酸蓄电池串联起来使用从而构成一个6V电压的电源，而汽车上使用的是用6个铅酸蓄电池串联成的12V的电池组，给使用带来不便，造成这一问题的主要原因是现有的蓄电池内的电极板采用重量重的铅板涂覆活性物质制成。
其次，传统的铅酸蓄电池采用硫酸溶液做电解液，在配置电解液的过程中，容易产生液体飞溅，给工作人员的人身安全带来威胁，而这种无机酸电解液存在腐蚀性，随着使用时间增加，会损坏蓄电池内部的电极板，甚至导致电极被腐蚀穿破隔板，造成短路等问题，而在充放电过程中，由于电解液与正负极板上的物质发生化学反应，会产生热量，造成蓄电池内温度升高（温度在30±2℃）、气压增大，容易导致电解液内的水分大量蒸发，同时也容易使蓄电池内部构件在高温的情况下变形，也会造成蓄电池无法正常工作的不良后果；另外传统的电解液在低温的情况下活性差，因此在冬天工作效率低，充放电能力都受到不良影响，甚至会出现冬天电解液结冰的情况，导致蓄电池无法正常使用；同时，酸性电解液显然对环境存在较大危害，不利于环保。
传统的蓄电池在使用的过程中需要进行维护，例如定期添加蒸馏水，以保证电解液浓度，这给使用带来不便。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种结构合理，免维护，充电时间短、效率高，体积小，重量轻，使用寿命长的硅液新材料蓄电池。
一种硅液蓄电池，包括壳体、上盖、隔板、电极板以及电解液，其中壳体与上盖相连接，隔板固定在壳体内并将壳体内空间分隔为两个以上空腔，电极板以及电解液位于空腔，其特征在于
所述由隔板分隔成的两个以上空腔底部分别设有凸起筋状的鞍子，电极板经鞍子固定在空腔内，每个空腔内有且仅有一对正极板和负极板，同一空腔内的正极板和负极板经汇流板并联，不同空腔内的正极板和负极板分别通过连接柱串联后再分别接至蓄电池的正、负极柱上，每个空腔内均设有电解液，电极板浸入电解液中，
所述电解液由电解原液和修复液按体积比98.5:1.5配置而成，所述电解原液由以下组分按下列配比制成：
含有30～39.9%wt的SiO2的Na2OSiO2:12～19%;
 Na2SO4       12-19% ;      
 Na2CO3       10～11%;
氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N):0.004～0.012%;
聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH=CH2):0.015～0.03%;
其余为水，
所述修复液由以下各组分按下列配比配制而成：
浓硫酸90-100份；            硫酸镁0.4-0.6份；
硫酸锌0.9-1.1份；            酒石酸1.6-1.8份；
乙二胺四乙酸二钠0.4-0.6；  硫酸铝0.25-0.35份；
碳酸钠1.5-2.5份；            硫酸钾0.9-1.1份；
磷酸6-7份；                 丙三醇3-4份；
其余为纯水，
所述电极板由采用耐高温的塑料或者碳纤维材料制成的固定板以及其表面的活性物质电镀层构成，其中活性物质电镀层以电镀方式镀在固定板表面，活性物质电镀层的镀层厚度为0.1-1.5mm，其中负极板的活性物质层为二氧化铅电镀层，正极板的活性物质层为铅电镀层。
本发明中电极板上设有加强筋，用于增强电极板的稳定性，防止电极板在充放电过程中受热变形。
本发明中所述的蓄电池电解液，其中各组分的配比可以采用如下配比，效果更佳，其中电解液由以下各组分按下列配比配制而成：
含有30～39.9%wt的SiO2的Na2OSiO2:17.5%;
 Na2SO4       15.5% ;      
 Na2CO3       10.5%;
氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N):0.08%;
聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH=CH2):0.02%;
其余为水，
修复液由以下各组分按下列配比配制而成：
浓硫酸95份；            硫酸镁0.5份；
硫酸锌1.0份；            酒石酸1.7份；
乙二胺四乙酸二钠0.5；  硫酸铝0.3份；
碳酸钠2.0份；            硫酸钾1.0份；
磷酸6.5份；                 丙三醇3.5份；
其余为纯水。
     本发明与现有技术相比，能够显著降低蓄电池的生产成本，通过采用耐高温塑料等轻质材料制作电极板，显著减轻蓄电池的重量和体积，同时本发明制备的电解液具有超微细颗粒化的SiO2,在经过高温高压反应,分子进行了重新排列,它不是胶体状的硅盐电解液,也不是悬浮乳状的磁化硅盐电解液,而是澄清的酸性硅盐液体，用它制备的蓄电池具有30倍的放电能力,充电能力可达3C～4C，20分钟内可充电至容量的90%以上，该电解液对电极板的腐蚀性小，避免在充放电过程中，因电解液温度过高使电极板变形，具有工艺简单,低温状态下活性高，能够显著提高蓄电池的充放电效率、延长蓄电池的使用寿命，在生产过程中对人和环境没有任何污染，用后的蓄电池对环境也没有任何污染等显著的优点，此外，针对现有铅酸蓄电池在使用过程中需要定时维护的问题，本发明将修复液与电解液按体积比98.5:1.5的配比注入铅酸蓄电池内，修复液的主要作用是用于消除蓄电池内部的硫酸盐化，抑制极板活性物质脱落，减少蓄电池自动放电和内部发热，从而提高蓄电池容量、增强蓄电池的输出功率、延长蓄电池的使用寿命。
附图说明：
附图1是本发明中电极板的结构示意图。
附图2是本发明中电极板的另一种结构示意图。
附图标记：固定板1、活性物质电镀层2、加强筋3。
具体实施方式：
    下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：
针对现有技术中电解液在温度低的情况下活性差，甚至结冰导致蓄电池无法正常使用，而在温度高的情况下，水分挥发较快，使用过程中需要不定时进行维护的缺点，本发明中所采用的电解液由电解原液以及修复液按体积比98.5:1.5配比制成，其中电解原液按以下组分按下列配比制成：
含有30～39.9%wt的SiO2的Na2OSiO2:15%；
 Na2SO4       15% ;      
 Na2CO3       10%;
氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N):0.01%;
聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH=CH2):0.02%;
水:59.97%，
修复液由下列各组分按以下比重制成：
浓硫酸95份；            硫酸镁0.5份；
硫酸锌1.0份；            酒石酸1.7份；
乙二胺四乙酸二钠0.5；  硫酸铝0.3份；
碳酸钠2.0份；            硫酸钾1.0份；
磷酸6.5份；                 丙三醇3.5份；
纯水950份。
   在配置的过程中，首先将将获得的电解原液与水按体积比1：36进行稀释，使稀释后的液体浓度为0.89-1.09,PH值为8-10，然后向其中加入比重为1.4的无机酸稀释液，使电解液原液的稀释液与无机酸稀释液按4:1体积比混合，并搅拌均匀后置于600V以上高压的电场中进行极化，获得化成液，将经极化得到的化成液再放到转速为100～300转/分的搅拌机内搅拌,搅拌时间为10分钟,用直流泵打出,直接灌进一装配好的蓄电池壳内，然后将密封好的蓄电池再次进行化成处理，使蓄电池内部的电解液达到使用要求。
   经实验证明，该电解液能够有效减轻蓄电池夏天水分蒸发，解决冬天活性差甚至结冰的问题，能够保证在-20℃以内不结冰并具有较高活性，有效缩短充电时间，20分钟内可充电至容量的95%，并提高蓄电池容量，与传统的铅酸蓄电池相比，放电能力增加26倍。
实施例2：
本发明中所述的蓄电池的电解液，其中电解原液按以下组分按下列配比制成：
含有30～39.9%wt的SiO2的Na2OSiO2:17.5%；
 Na2SO4       15%;      
 Na2CO3       10%;
氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N):0.01%;
聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH=CH2):0.02%;
其余为水，
修复液由下列各组分按以下比重制成：
浓硫酸98份；            硫酸镁0.5份；
硫酸锌1.0份；            酒石酸1.7份；
乙二胺四乙酸二钠0.5；  硫酸铝0.3份；
碳酸钠2.0份；            硫酸钾1.0份；
磷酸6.5份；                 丙三醇3.5份；
其余为纯水。
     在配置的过程中，首先将将获得的电解原液与水按体积比1：36进行稀释，使稀释后的液体浓度为0.89-1.09,PH值为8-10，然后向其中加入比重为1.4的无机酸稀释液，使电解液原液的稀释液与无机酸稀释液按4:1体积比混合，并搅拌均匀后置于600V以上高压的电场中进行极化，获得化成液，将经极化得到的化成液再放到转速为100～300转/分的搅拌机内搅拌,搅拌时间为10分钟,用直流泵打出,直接灌进一装配好的蓄电池壳内，然后将密封好的蓄电池再次进行化成处理，使蓄电池内部的电解液达到使用要求。
经实验证明，该电解液能够有效减轻蓄电池夏天水分蒸发，解决冬天活性差甚至结冰的问题，能够保证在-20℃以内不结冰并具有较高活性，有效缩短充电时间，20分钟内可充电至容量的97%，并提高蓄电池容量，与传统的铅酸蓄电池相比，放电能力增加28倍。
实施例3：
针对现有技术中蓄电池重量重，体积大的缺点，本发明提出一种蓄电池，其中电极板由采用耐高温塑料或者碳纤维材料制成的固定板1和固定板表面的活性物质电镀层2组成，活性物质电镀层2的厚度为0.1-1.5mm，其中正极板上的活性物质电镀层为铅电镀层，负极板的活性物质层为二氧化铅电镀层。
经过实验证明，活性物质电镀层的厚度为0.8mm时效果最佳。
实施例4：
由于蓄电池在充放电过程中会放出热量，浸没于电解液内的电极板若强度不够，会因受热导致变形，造成蓄电池损坏，为了解决这一问题，本发明中所提出的蓄电池可以采用如下方案，所述蓄电池内的电极板由活性物质电镀层2以及固定板1组成，所述活性物质电镀层2的厚度为1.0mm，所述固定板1上设有加强筋3如附图2所示，可以根据使用需要，在固定板1上设有至少一条加强筋3，而有效防止固定板受热变形。
本发明与现有技术相比，显著的降低了电池的体积和重量，并通过电解液的合理配置，使本发明具有工艺简单,电解液低温状态下活性高，能够显著提高蓄电池的充放电效率、延长蓄电池的使用寿命，在生产过程中对人和环境没有任何污染，用后的蓄电池对环境也没有任何污染等显著的优点。

Claims (1)

1.一种硅液蓄电池，包括壳体、上盖、隔板、电极板以及电解液，其中壳体与上盖相连接，隔板固定在壳体内并将壳体内空间分隔为两个以上空腔，电极板以及电解液位于空腔，其特征在于
所述由隔板分隔成的两个以上空腔底部分别设有凸起筋状的鞍子，电极板经鞍子固定在空腔内，每个空腔内有且仅有一对正极板和负极板，同一空腔内的正极板和负极板经汇流板并联，不同空腔内的正极板和负极板分别通过连接柱串联后再分别接至蓄电池的正、负极柱上，每个空腔内均设有电解液，电极板浸入电解液中，
所述电解液由电解原液和修复液按体积比98.5:1.5配成，其中电解原液由以下各组分按下列配比制成：
含有30～39.9%wt的SiO2的Na2OSiO2:15%;
 Na2SO4       15% ;      
 Na2CO3       10%;
氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N):0.01%;
聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH=CH2):0.02%;
水：59.97%，
修复液由以下各组分按下列配比配制而成：
浓硫酸95份；            硫酸镁0.5份；
硫酸锌1.0份；            酒石酸1.7份；
乙二胺四乙酸二钠0.5；  硫酸铝0.3份；
碳酸钠2.0份；            硫酸钾1.0份；
磷酸6.5份；                 丙三醇3.5份；
纯水950份；
所述电极板由采用耐高温的塑料或者碳纤维材料制成的固定板以及其表面的活性物质层构成，其中活性物质层以电镀方式镀在固定板表面，活性物质层的镀层厚度为0.1-1.5mm，其中负极板的活性物质层为二氧化铅电镀层，正极板的活性物质层为铅电镀层；
所述电极板上设有加强筋，
所述硅液新材料蓄电池经以下步骤制成：
在配置的过程中，首先将获得的电解液原液与水按体积比1：36进行稀释，使稀释后的液体浓度为0.89-1.09，PH值为8-10，然后向其中加入比重为1.4的无机酸稀释液，使电解液原液的稀释液与无机酸稀释液按4:1体积比混合，并搅拌均匀后置于600V以上高压的电场中进行极化，获得化成液，将经极化得到的化成液再放到转速为100-300转/分的搅拌机内搅拌，搅拌时间为10分钟，用直流泵打出，直接灌进一装配好的蓄电池壳内，然后将密封好的蓄电池再次进行化成处理，使蓄电池内部的电解液达到使用要求。
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