CN102569882B - 储能电池用胶体电解质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供储能电池用胶体电解质，由质量百分比为35-43％的硫酸、47-56％的纯水、6-10％的JN-30凝胶剂、0.055-0.2％的硫酸亚锡、0.055-0.2％的硫酸钴、0.0055-0.010％的硫酸锌、0.055-0.3％的丙三醇、0.05-0.1％的聚乙烯醇、0.05-0.1％的聚乙烯吡咯烷酮、0.55-1.2％的磷酸、0.05-0.1％的三氧化二铋、0.05-0.2％的三氧化二锑组成。能够提高电池耐高低温环境的性能，延长电池的循环寿命。

Description

储能电池用胶体电解质
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及储能电池用胶体电解质。
背景技术
随着能源的日益紧张和环境污染的加剧，世界各国越来越重视太阳能、风能等新能源和可再生能源的开发利用，新能源、可再生能源产业的发展，带动了配套用储能电池的需求。铅酸蓄电池是目前应用较为广泛的储能电池，我国的储能铅酸蓄电池研发尚处在初期阶段，存在着充放电性能、耐高低温性能差，使用寿命短等缺点。由于多为户外使用，加之太阳能、风能发电系统的工作受自然条件影响较大，对储能电池的要求十分苛刻，需要满足一定技术性能的要求，目前储能铅酸蓄电池主要是AGM技术的VRLA电池和胶体电池两类。由于储能电池使用环境通常较恶劣，太阳能发电系统在阴雨天则完全由蓄电池给负载供电，而风力发电是受风制约的，尤其是对小型风机更为明显。不同地区的环境温度范围有所不同，中国南方环境温度在0-50℃范围内，而北方则在-40℃-40℃范围内，铅酸蓄电池受温度影响较大，温度每升高10℃，寿命就降低一半。常见储能用电池寿命终止的主要原因是：1硫酸电解液干涸；2热失控；3正极活性物软化脱落引起内部短路；4.低温环境下，蓄电池长期充电不足，蓄电池长期处于过放电的欠充状态，极板硫化严重。因此对储能用蓄电池有更高的要求：耐浅容量循环、耐高温或低温能力强，过放电恢复性能好，充电接受能力强，耐低温间歇放电，耐过放或过充。目前的储能用蓄电池使用寿命不能达到5年，这也是造成目前储能系统发电成本较高的原因之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供储能电池用胶体电解质，能够提高电池耐高低温环境的性能，延长电池的循环寿命。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：储能电池用胶体电解质，由以下组分组成且各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000021
作为优选，各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000031
作为优选，各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000032
作为优选，各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000033
Figure BDA0000138743470000041
有益效果：
本发明采用上述技术方案提供储能电池用胶体电解质，提高了电池耐高低温环境的性能，延长了电池的循环寿命。
具体实施方式
实施例一：
储能电池用胶体电解质，由以下组分组成且各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000042
Figure BDA0000138743470000051
硫酸为试剂硫酸，为铅酸电池的主要活物质；纯水为硫酸稀释剂、助剂，电导率：≤2μS/cm；JN-30凝胶剂为电解液凝固剂；硫酸亚锡为分析纯级，功能为提高导电性及过放电恢复能力；硫酸钴为提高活性物质与板栅间的结合力，延长板栅寿命；硫酸锌增加硫酸铅的溶解度，提高充电接受能力；丙三醇胶体中用于活性剂；聚乙烯醇为胶体稳定剂；聚乙烯比咯烷酮用做稳定剂，保护胶体、细化晶粒；磷酸为分析纯级，用于减少正极活性物质脱落，抑制硫酸盐化，延长电池寿命，也是胶体稳定剂；三氧化二铋功能为提高活性物质利用率，抑制氢的析出，提高氧还原能力，提高电池循环寿命；三氧化二锑有电催化作用，能够使得pbo-pbon的氧化反应在较低电位条件上开始，维持了腐蚀层在pbo2/pbso4平衡电位以下以相当宽的电位范围内具有较高的导电能力，提高正极活性物质利用率。
本发明的胶体电解质是以氢键形式构成的三维网络体系，将大量的硫酸分子及水包裹在三维的结构中，其物理特性呈弹性不流动的凝胶溶液。氢键是分子间的一种弱结合，在外力直接作用下，包裹在控释微囊中的“自由水”可以被释放出来，一旦去掉剪切力结构又重新建立，“自由水”再次被包裹，其结构的形成和拆散是完全可逆的。加入电池后，可提高硫酸与铅的电化反应。本胶体电解质凝胶后，电池内的稀硫酸变成不流动的果冻状物质，因此可增加电池的加液量，增加电池的热容量及电池的耐低温性能。
本发明提供的储能电池用胶体电解质具有以下优点：提高了活性物质利用率，在完全凝胶状态下使用；彻底解决了硫酸分层现象，延缓极板腐蚀与钝化，减小自放电；电解液量足，使得电池热容量大，电池散热效果好，可耐高温使用；增加了极板、隔板的均匀饱和度；氧复合通道，低内阻，充电接受能力强，抑制氢的析出，提高氧还原能力，提高电转换效率；添加剂提高板栅间的结合力，延长板栅寿命；充放电无酸雾、水损失小，耐长期浮充，无污染，科技环保；降低了电解液冰点，可在超低温环境下使用；延长了电池使用寿命。
储能电池作为配套太阳能、风能发电系统、偏远地区通讯设备供电系统的关键核心配件之一，采用本发明提供的胶体电解质后，解决了制约新能源风电储能电池的“耐高低温性能”、“循环使用寿命”、“充电接受能力”三大技术难题，电池组可在-42℃-60℃的环境下使用。
实施例二：
储能电池用胶体电解质，由以下组分组成且各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000061
Figure BDA0000138743470000071
实施例三：
储能电池用胶体电解质，由以下组分组成且各组分的质量百分比为：
Figure BDA0000138743470000072

Claims (4)

1.铅酸蓄电池用胶体电解质，其特征在于：由以下组分组成且各组分的质量百分比为：
2.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用胶体电解质，其特征在于：各组分的质量百分比为：
3.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用胶体电解质，其特征在于：各组分的质量百分比为：
Figure FDA0000381496940000022
4.根据权利要求1所述的铅酸蓄电池用胶体电解质，其特征在于：各组分的质量百分比为：
Figure FDA0000381496940000031
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