CN102881949A - 一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐52～80%、缓蚀剂0.1～8%、抗老剂0.4～3%、强酸盐类试剂3～12%、酯类离子浓度控制剂0.1～10%、铅酸蓄电池活化剂1～13%、浓度≥98%化学纯硫酸占电解液的体积分数为1～10%，余量为蒸馏水。本发明的优点在于，本发明的电解液有效避免现有铅酸蓄电池的电解液中的硫酸对环境产生的污染，同时，使该体系具有稳定温和的反应活性，提高蓄电池的稳定电化性能；低、高温环境温度适应性强、有效放电容量、自放电率小并能有效延长电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池用电解液技术领域，具体涉及到一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液。
背景技术
现有的铅酸蓄电池的电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液，其属于一种二次电池，在使用过程中放电后经再次充电，电池功能能够复原，并能多次反复使用。一百五十年来为社会的经济发展和人类生活带来了巨大的贡献和便利。但现有的这类蓄电池由于在生产过程中大量使用硫酸，因此对环境土壤和水源造成严重污染，并且在用于大电流放电时，如用于电动车或电动自行车的动力电池实际质量比能量（WH/kg）较低，亏电时极板易损坏，温度适应性较差，大电流充电或放电时易损坏电池。
发明内容
为解决现有电解液中的主要成份硫酸溶液对土壤和水源造成严重污染、温度适用性差、大电流充电或放电时易损坏电池等技术问题，本发明公开了一种基于新的电化学原理的电池体系，采用酸介质的离子态混合晶盐作为主要成份的蓄电池用电解液。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐52～80%、缓蚀剂0.1～8%、抗老剂0.4～3.0%、强酸盐类试剂3～12%、酯类离子浓度控制剂0.1～10%、铅酸蓄电池活化剂1～13%、浓度≥98%的化学纯硫酸占电解液的体积分数为1～10%，余量为蒸馏水。
所述的硫酸氢盐是硫酸氢钠、硫酸氢铵、硫酸氢钾中的一种或任意两种或全部三种的混合物。
所述的缓蚀剂为甲基骈三氮唑、膦羧酸、琉基苯并噻唑或苯并三唑。
所述的抗老剂是2,6-二叔丁基对甲酚、EDTA二钠、2－巯基苯并咪唑烯丙基硫醚中的一种或任意两种或任意两种以上的混合物。
所述的强酸盐类试剂是甲基苯磺酸盐、三氟甲基磺酸盐、甲基磺酸盐、硫酸氢盐、三氟乙酸盐中的一种或任意两种或任意两种以上的混合物。
所述的酯类离子浓度控制剂是甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、甲酸丁酯中的一种或任意两种或任意两种以上的混合物。
本发明的有益效果：（1）由于本发明电解液的主要成份为硫酸氢盐类，所以能够有效地避免原铅酸蓄电池电解液中硫酸溶液这一主要成分带来的对环境的污染；（2）由于本发明的主要成份为硫酸氢盐，而且还添加了强酸盐类试剂、活化剂、缓蚀剂、抗老剂等，所以在生产电池时可以不采用熟化极板，直接把生极板装配、灌液、充电，生产出性能优越的电池，避免了大量的含铅的废水废酸液的污染排放，并且当使用这种电解液的电池做大电流充、放电时，实际质量比能量大幅提高，以电动轿车为例，用10块6V200AH驱动的电动轿车，用现有的铅酸蓄电池时，夏季可行驶180-190公里，用本发明电解液的电池，可行驶300-400公里，实际质量比能量铅酸电池一般为25-32WH/kg，本发明电解液的电池可达40-43WH/kg，有效输出比能量是现有铅酸电池的1.3倍-1.8倍；（3）利用本发明的电解液制成的电池自放电小，克服了铅酸蓄电池自放电大，长期存放浪费能源，该电解液对极板腐蚀小，亏电不破坏极板，避免了不小心忘记充电引起的极板损坏导致电池失效，并且在用于太阳能电池储电时，连续阴雨也不会导致蓄电池损坏。
综上所述，由于本发明的主要成份为硫酸氢盐，而且又添加了强酸盐类试剂、缓蚀剂、活化剂等，可提供铅酸蓄电池所需的反应条件，因此可有效地避免原铅酸蓄电池的电解液中的硫酸对环境产生的污染；同时，使该体系具有稳定温和的反应活性，提高蓄电池的超强稳定电化性能、低、高温环境温度适应性强、有效放电容量、自放电率小并有效延长电池的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对发明内容做进一步的说明。
实施例一：本发明公开的一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐52%、缓蚀剂8%、抗老剂0.4%、强酸盐类试剂3%、酯类离子浓度控制剂10%、铅酸蓄电池活化剂13%、浓度≥98%的硫酸占电解液的体积分数为10%，余量为蒸馏水。
上述的硫酸氢盐由硫酸氢钠、硫酸氢铵、硫酸氢钾按任意质量比例混合组成。
上述的缓蚀剂为甲基骈三氮唑。
上述的抗老剂为2,6-二叔丁基对甲酚。
上述的强酸盐类试剂为甲基苯磺酸盐，具体是甲基苯磺酸钠或甲基苯磺酸钾。
上述的酯类离子浓度控制剂是甲酸乙酯。
将上述成份按照质量比混合，搅拌均匀即可。
实施例二：本发明公开的一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐80%、缓蚀剂0.1%、抗老剂3.0%、强酸盐类试剂12%、酯类离子浓度控制剂0.1%、铅酸蓄电池活化剂1%、浓度≥98%的硫酸占电解液的体积分数为1%，余量为蒸馏水。
上述的硫酸氢盐由硫酸氢钠、硫酸氢铵按照任意质量比例混合组成。
上述的缓蚀剂为膦羧酸。
上述的抗老剂由2,6-二叔丁基对甲酚和EDTA二钠按照任意质量比混合组成。
上述的强酸盐类试剂由甲基苯磺酸盐和三氟甲基磺酸盐按照任意质量比例混合组成，三氟甲基磺酸盐为三氟甲基磺酸钠或三氟甲基磺酸钾。
上述的酯类离子浓度控制剂由甲酸乙酯、乙酸乙酯按照任意质量比混合组成。
将上述成份按照质量比混合，搅拌均匀即可。
实施例三：本发明公开的一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐65%、缓蚀剂3%、抗老剂2%、强酸盐类试剂8%、酯类离子浓度控制剂7%、铅酸蓄电池活化剂6%、浓度≥98%的硫酸占电解液的体积分数为5%，余量为蒸馏水。
上述的硫酸氢盐由硫酸氢钠和硫酸氢钾按照任意质量比例混合组成。
上述的缓蚀剂为琉基苯并噻唑。
上述的抗老剂由2,6-二叔丁基对甲酚、EDTA二钠和2－巯基苯并咪唑烯丙基硫醚按照任意质量比例混合组成。
上述的强酸盐类试剂由甲基苯磺酸盐、三氟甲基磺酸盐、甲基磺酸盐按照任意质量比例混合组成，甲基磺酸盐为甲基磺酸钠或甲基磺酸钾。
上述的酯类离子浓度控制剂由甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸乙酯按照任意质量比混合组成。
将上述成份按照质量比混合，搅拌均匀即可。
实施例四：本发明公开的一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐72%、缓蚀剂6%、抗老剂0.8%、强酸盐类试剂10%、酯类离子浓度控制剂0.9%、铅酸蓄电池活化剂4%、浓度≥98%的硫酸占电解液的体积分数为3%，余量为蒸馏水。
上述的硫酸氢盐位硫酸氢铵。
上述的缓蚀剂为苯并三唑。
上述的抗老剂由2,6-二叔丁基对甲酚、EDTA二钠和2－巯基苯并咪唑烯丙基硫醚按照任意质量比混合组成。
上述的强酸盐类试剂由甲基苯磺酸盐、三氟甲基磺酸盐、甲基磺酸盐、硫酸氢盐、三氟乙酸盐按照任意比例混合组成，其中三氟乙酸盐是三氟乙酸钠或三氟乙酸钾。
上述的酯类离子浓度控制剂由甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、甲酸丁酯按照任意质量比例混合组成。
将上述成份按照质量比混合，搅拌均匀即可。
应用本发明电解液的蓄电池各种电化性能与现有铅酸蓄电池的对比：①大电流放电实际质量比能量：现有铅酸蓄电池为25～32WH/kg，本发明电解液的电池40～50 WH/kg；②有效输出比能量：现有铅酸蓄电池为25～32 WH/kg，本发明电解液的电池是现有铅酸蓄电池的1.3～1.8倍；③常规充电时间（限压恒流）：现有铅酸蓄电池为6～10h，本发明电解液的电池为5～7h；④快速充电时间（限压恒流）：现有铅酸蓄电池为3～5h，本发明电解液的电池为1～3h；⑤大电流放电能力：现有铅酸蓄电池为3～7C，本发明电解液的电池为15～25C；⑥电恢复能力：现有铅酸蓄电池较差，本发明电解液的电池优；⑦低温特性：现有铅酸蓄电池低于-10度时性能骤降，本发明电解液的电池在-50度时仍可正常放电；⑧使用环境：现有铅酸蓄电池需调节室温，本发明电解液的电池在-50度～70度均可使用；⑨酸雾溢出：现有铅酸蓄电池有少量酸雾，本发明电解液的电池完全无酸雾。
综上所述，本发明的电解液的各个技术指标已经达到了国际领先水平，比能量是现有蓄电池的1.3～1.8倍，寿命是现有蓄电池的2～3倍，在极端环境温度下，也能有卓越的充放电能力。
应用本发明电解液的电池，在生产中材料来源丰富，价格低，性价比特优，生产工艺简单，有利于市场的推广，从而实现了电池的更新换代，符合蓄电池环保、高效、经济、耐用、节能的发展方向，发展前途广阔，特别是突破现有铅酸蓄电池应用的瓶颈，发展前景非常乐观。
以上所述，仅为本发明具体实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效成份的变化均落在本技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种离子态混合晶盐蓄电池用电解液，其特征在于，该电解液包括硫酸氢盐、缓蚀剂、抗老剂、强酸盐类试剂、酯类离子浓度控制剂、铅酸蓄电池活化剂和浓度≥98%的化学纯硫酸，各成份所占电解液的质量百分比为：硫酸氢盐52～80%、缓蚀剂0.1～8%、抗老剂0.4～3.0%、强酸盐类试剂3～12%、酯类离子浓度控制剂0.1～10%、铅酸蓄电池活化剂1～13%、浓度≥98%的化学纯硫酸占电解液的体积分数为1～10%，余量为蒸馏水。
2.根据权利要求1所述的离子态混合晶盐蓄电池用电解液，其特征在于，所述硫酸氢盐是硫酸氢钠、硫酸氢铵、硫酸氢钾中的一种或任意两种或全部三种的混合物。
3.根据权利要求1所述的离子态混合晶盐蓄电池用电解液，其特征在于，所述缓蚀剂为甲基骈三氮唑、膦羧酸、琉基苯并噻唑或苯并三唑。
4.根据权利要求1所述的离子态混合晶盐蓄电池用电解液，其特征在于，所述抗老剂是2,6-二叔丁基对甲酚、EDTA二钠、2－巯基苯并咪唑烯丙基硫醚中的一种或任意两种或任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的离子态混合晶盐蓄电池电解液，其特征在于，所述强酸盐类试剂是甲基苯磺酸盐、三氟甲基磺酸盐、甲基磺酸盐、硫酸氢盐、三氟乙酸盐中的一种或任意两种或两种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的离子态混合晶盐蓄电池电解液，其特征在于所述酯类离子浓度控制剂是甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、甲酸丁酯中的一种或任意两种或两种以上的混合物。
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