CN102738519A

CN102738519A - 超级电池的电解液

Info

Publication number: CN102738519A
Application number: CN2012102080247A
Authority: CN
Inventors: 宫江平; 陈飞; 梁佳翔; 赵冬冬; 方明学; 杨惠强
Original assignee: Tianneng Group Jiangsu Technology Co Ltd
Current assignee: Tianneng Group Jiangsu Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种超级电池的电解液硫酸：35-50%，硅酸盐：1-10%，六偏磷酸钠：0.1-2%，纳米碳：0.2-1%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3-1.5%，硫酸盐：0.1-1.5%，高分子稳定剂：0.02-0.4%，水：45-52%。本发明的电解液可改善电池的充电接受能力，明显提高电池的循环寿命。生产过程不会产生腐蚀性气体，实现了制造过程、使用过程以及废弃物均无污染，从根本上解决了传统铅酸蓄电池电解液的主要缺点。

Description

超级电池的电解液

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，特别涉及一种超级电池的电解液。

背景技术

铅酸电池是所有化学电源中技术最成熟的电池，它具有价格低廉、安全性高、是目前应用最为广泛地一种二次电池，然而铅酸电池由于质量比能量低、体积大、使用寿命短、快速充电困难等缺点极大的限制了其应用，而且随着电子仪器和电动车的发展，对匹配的电池及其性能提出了更高的要求，长期以来，人们为提高铅酸蓄电池的比能量和活性物质利用率做了大量的研究，而通过研究发现加入适当的添加剂可以有效改善电池性能，包括正极添加剂、负极添加剂和电解液添加剂。

传统铅酸蓄电池采用硫酸液为电解质，在生产、使用和废弃过程中，对自然环境造成毁坏性的污染，成为这种产品发展的致命伤。且在充放电过程中会产生大量的酸雾，污染严重，生产过程中会产生腐蚀性的气体，污染环境，电解液酸分层效应，在充电时产生的硫酸倾向于沉到电池底部，由于垂直浓度梯度的存在，底部PbS04还原变得更加困难，底部首先硫酸盐化。再有电池失水，电解质的酸浓度提高，也增加负极硫酸盐化的可能性最后导致电池失效。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种改善电池的充电接受能力，明显减轻环境污染，提高电池的循环寿命的超级电池的电解液。

本发明通过以下技术方案实现：

一种超级电池的电解液，由以下质量百分比的各组分组成：硫酸：35—50%，硅酸盐：1—10%，六偏磷酸钠：0.1—2%，纳米碳：0.2—1%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3—1.5%，硫酸盐：0.1—1.5%，高分子稳定剂：0.02—0.4%，水：45—52% 。

本发明优选方案是，硫酸：40—45%，硅酸盐：1—5%，六偏磷酸钠：0.1—0.5%，纳米碳：0.2—0.5%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3—0.6%，硫酸盐：0.5—1%，高分子稳定剂：0.1—0.5%，水：49—52%。本发明进一步改进方案是，所述硫酸盐为硫酸钾或/和硫酸锡。本发明进一步改进方案是，所述硅酸盐为硅酸镁或硅酸钾，或两者的混合物。本发明进一步改进方案是，所述高分子稳定剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或两者的混合物。本发明进一步改进方案是，所述纳米碳的粒度为16-54nm。

添加硫酸钾的电解液提高活性物质网络结构之间的导电性，消除蓄电池容量早期下降，在电解液中加入硫酸锡，当电池正极活性物质过量时，可改善电池的充电接受能力，明显提高电池的循环寿命。硅酸盐的加入可以使电池的容量衰减变得缓慢延长电池的循环寿命；六偏磷酸钠的加入可以使超级电池中的活性物质碳发挥更好的电容作用；高分子稳定剂即聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯或两者的混合物的加入可以是使电解液比较稳定；纳米碳的加入可以提高电池的导电性能，加入十六烷基三甲基溴化铵具有较强的吸液能力，提高了电解液的扩散和传输速度。

本发明的有益效果是：

本发明由于用酸量少，生产过程不会产生腐蚀性气体，实现了制造过程、使用过程以及废弃物无污染。使用该电解液的超级电池在获得巨大、持久电能的同时，从根本上改变了传统铅酸蓄电池严重污染环境的弊病，其比能量特性、大电流放电特性、快速充电特性、低温特性、使用寿命及环保性能等各项性能，均大大优于目前国内外普遍使用的铅酸蓄电。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

按质量百分比取硫酸：40%，硅酸镁：5%，六偏磷酸钠：0.5%，纳米碳：0.5%，十六烷基三甲基溴化铵：0.5%，硫酸锡、硫酸钾（两者按1:1混合）：1%，聚四氟乙烯：0.5%，水：52 %。在本实施例中，纳米碳粒度为30nm。

将上述的硅酸镁先在研钵中进行研磨，再在80℃的烘箱中干燥，再与上述组分进行混合，经过机械搅拌，超声波搅拌，再用400目的分样标准筛网进行过滤，得到超级电池电解液。

用一般电解液和用本发明电解液制备的电池性能对比，对比电池：6-MHEV-12

项目	使用一般电解液的超级电池	使用本发明电解液的超级电池
			内阻	大于4mΩ	小于4mΩ
充电接受能力	2.0A—3.5A	4.5A—6A
			循环寿命	5万— 6万	7万— 10万
低温性能	-10℃—-20℃	-20℃—-40℃
			高温性能	40℃—55℃	45℃—60℃

所述一般电解液即浓度为1.345g/ml的硫酸，加入质量分数为1%的硫酸钠。

循环寿命是按照自定义的超级电池的测试方法。

高、低温性能按照GB/T 22199-2008方法测试。

从上表可知，本发明的电解液大大提高了极板活性物质的反应利用率，密封结构好，电液凝胶，无渗漏，使电解质层具有足够的气密性；充放电无酸雾、无污染，是国家大力推广应用的环保产品；此电解液中的添加剂具有较强的吸液能力，提高了电解液的扩散和传输速度，使用该电解液的超级电池的内阻比使用普通电解液的内阻要小，充电接收能力强，低温性能好，满足-20℃至-40℃起动电流要求；高温特性稳定，满足60℃甚至更高温环境使用要求，循环寿命比使用普通的电解液的超级电池的循环寿命要长1.5-2倍。

实施例2

按质量百分比取硫酸：45%，硅酸钾：3%，六偏磷酸钠：0.3 %，纳米碳：0.3%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3%，硫酸钾和硫酸锡合计0.5%，聚偏氟乙烯：0.3%，水：50.3 %。

其余实施如实施例1。

实施例3

按质量百分比取硫酸：44%，硅酸镁和硅酸钾（按1:1混合）：4%，六偏磷酸钠：0.4%，纳米碳：0.4%，十六烷基三甲基溴化铵：0.4%，硫酸锡0.8%，聚偏氟乙烯与聚偏氟乙烯（按1:1混合）：0.4%，水：52 %。

其余实施如实施例1。

Claims

1.一种超级电池的电解液，其特征在于，由以下质量百分比的各组分组成：硫酸：35—50%，硅酸盐：1—10%，六偏磷酸钠：0.1—2%，纳米碳：0.2—1%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3—1.5%，硫酸盐：0.1—1.5%，高分子稳定剂：0.02—0.4%，水：45—52% 。

2.根据权利要求1所述的超级电池的电解液，其特征在于：硫酸：40—45%，硅酸盐：1—5%，六偏磷酸钠：0.1—0.5%，纳米碳：0.2—0.5%，十六烷基三甲基溴化铵：0.3—0.6%，硫酸盐：0.5—1%，高分子稳定剂：0.1—0.5%，水：49—52%。

3.根据权利要求1所述的超级电池的电解液，其特征在于：所述硫酸盐为硫酸钾或/和硫酸锡。

4.根据权利要求1所述的超级电池的电解液，其特征在于：所述硅酸盐为硅酸镁或者硅酸钾，或两者混合物。

5.根据权利要求1所述的超级电池的电解液，其特征在于：所述高分子稳定剂为聚四氟乙烯，或聚偏氟乙烯，或两者混合物。

6.根据权利要求1所述的超级电池的电解液，其特征在于：所述纳米碳的粒度为16-54nm。