CN102646853B - 一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质，该固态化电解质由硫酸和具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物组成，所述固态化电解质中硫酸的质量含量为35%～65%，硫酸通过毛细作用被吸附在具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物的孔道内。该固态化的电解质，解决了普通铅酸蓄电池易漏液、易失水的问题，也不会出现胶体电解质分层的现象，采用本发明的固态化电解质的铅酸蓄电池循环充放电200次后，电压和放电容量仍很好。

Description

一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池领域，具体涉及一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质。
背景技术
铅酸蓄电池是指电极由铅及其氧化物制成，电解液为硫酸溶液的一种蓄电池。铅酸蓄电池已有200多年的历史，是一种应用广泛的动力电源，自其被发明后，因其价格低廉、原材料易于获得，性能可靠稳定，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点，在化学电源中一直占有绝对优势。
普通铅酸蓄电池存在易漏液、易失水、深度放电性能差的缺点和不足，为解决这些技术问题，人们提出了胶体电解质概念，以降低电解质的流动性，但胶体电解质存在离子扩散性和易出现水化分层现象，因此会出现明显界面，使电池失效。
发明内容
本发明旨在提供一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质，以解决现有蓄电池易漏液、易失水、深度放电性能差的问题。
本发明实现上述目的所采用如下技术方案：
一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质，该固态化电解质由硫酸和具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物组成，所述固态化电解质中硫酸的质量含量为35%～65%，硫酸通过毛细作用被吸附在具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物的孔道内。
进一步，所述具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物是采用如下方法得到：将二氧化硅粉、三氧化二铝粉和四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物加入到邻苯二甲酸二丁酯的丙酮溶液中，加热至30～60℃，搅拌成浆状物，再将浆状物成膜，所得膜再用醇洗，即得到具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物。
进一步，所述二氧化硅粉和三氧化二铝粉两者的总质量与四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物的质量之比为1：（1～2）。
进一步，所述邻苯二甲酸二丁酯的用量为所述四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物质量的10%～60%。
进一步，所述二氧化硅粉的颗粒直径为5～10nm。
进一步，所述三氧化二铝粉的颗粒直径为5～10nm。
进一步，所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇。
上述固态化电解质在铅酸蓄电池中的应用。
有益效果：本发明用二氧化硅和三氧化二铝改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物，制得具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物，利用微孔的毛细作用，将硫酸固定在微孔孔道内，得到固态化的电解质，解决了普通铅酸蓄电池易漏液、易失水的问题，也不会出现胶体电解质分层的现象，采用本发明的固态化电解质的铅酸蓄电池循环充放电200次后，电压平台仍保持在11.5V，放电容量保持在85%以上。
附图说明
图1为使用本发明固态化电解质的铅酸蓄电池200次循环后的放电曲线图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。
本发明实施例中，二氧化硅的颗粒直径为5～10nm，三氧化二铝的颗粒直径为5～10nm。
四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物是一种有着优异的高机械强度韧性、化学惰性、耐高温、耐氧化、极佳的耐侯性和突出的电性能等多种特性的材料，在《浙江化工》2007年第38卷第4期第17-19页“四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物产品性能及其应用”一文对该产品的性能有详细介绍。
本发明以邻苯二甲酸二丁酯作为四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物膜的成孔剂。
1 
将10g二氧化硅粉、10g三氧化二铝粉、35g四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、150g邻苯二甲酸二丁酯的丙酮溶液（质量浓度为7%），加入到有搅拌器的容器中，加热到50℃，搅拌混合成均匀的浆状物。所得浆状物用涂布机涂布成薄膜，薄膜再用甲醇洗涤，除去膜内的邻苯二甲酸二丁酯和丙酮，得到具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物膜。再将所得的膜浸入硫酸中，吸附饱和后取出，凉干，即得固态化的电解质，每100g膜可吸附100g的硫酸。
实施例2
将15g二氧化硅粉、5g三氧化二铝粉、40g四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、500g邻苯二甲酸二丁酯的丙酮溶液（质量浓度为0.8%），加入到有搅拌器的容器中，加热到50℃，搅拌混合成均匀的浆状物。所得浆状物用涂布机涂布成薄膜，薄膜再用甲醇洗涤，除去膜内的邻苯二甲酸二丁酯和丙酮，得到具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物膜。再将所得的膜浸入硫酸中，吸附饱和后取出，凉干，即得固态化的电解质，每100g膜可吸附54g的硫酸。
实施例3
将5g二氧化硅粉、25g三氧化二铝粉、30g四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物、1000g邻苯二甲酸二丁酯的丙酮溶液（质量浓度为1.8%），加入到有搅拌器的容器中，加热到50℃，搅拌混合成均匀的浆状物。所得浆状物用涂布机涂布成薄膜，薄膜再用甲醇洗涤，除去膜内的邻苯二甲酸二丁酯和丙酮，得到具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物膜。再将所得的膜浸入硫酸中，吸附饱和后取出，凉干，即得固态化的电解质，每100g膜可吸附185g的硫酸。
将制得的固态化电解质与二氧化铅正极、海绵状铅负极组成40Ah的铅酸蓄电池（二氧化铅正极/固态化电解质/海绵状负极/固态化电解质/海绵状负极/....../固态化电解质/二氧化铅正极）。蓄电池深度放电95%后，充电4小时，再深度放电95%，再充电4小时，如此循环200次后，蓄电池的放电曲线如图1所示，电池的电压平台仍保持在11.5V，放电容量保持在85%以上。

Claims (7)

1.一种用于铅酸蓄电池的固态化电解质，该固态化电解质由硫酸和具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物组成，所述固态化电解质中硫酸的质量含量为35%～65%，硫酸通过毛细作用被吸附在具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物的孔道内；
所述具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物是采用如下方法得到：将二氧化硅粉、三氧化二铝粉和四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物加入到邻苯二甲酸二丁酯的丙酮溶液中，加热至30～60℃，搅拌成浆状物，再将浆状物成膜，所得膜再用醇洗，即得到具有微孔结构的改性四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质，其特征在于：所述二氧化硅粉和三氧化二铝粉两者的总质量与四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物的质量之比为1：（1～2）。
3.根据权利要求1所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质，其特征在于：所述邻苯二甲酸二丁酯的用量为所述四氟乙烯-偏氟乙烯共聚物质量的10%～60%。
4.根据权利要求1所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质，其特征在于：所述二氧化硅粉的颗粒直径为5～10nm。
5.根据权利要求1所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质，其特征在于：所述三氧化二铝粉的颗粒直径为5～10nm。
6.根据权利要求1所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质，其特征在于：所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇。
7.权利要求1至6任一意项所述用于铅酸蓄电池的固态化电解质的应用，其特征在于：在铅酸蓄电池中的应用。
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