CN103456999A - 一种用于制造微晶蓄电池的电解液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造微晶蓄电池的电解液及其制备方法。本发明用于制造微晶蓄电池的电解液，其组成及重量含量为：超纯水24～30，二氧化硅2.2～3.0，稀硫酸65～75.活性剂与稳定剂1.0。其中活性剂与稳定剂：硫酸氢钾10％，氢氧化钠50％，硼酸10％，氢氧化锂10％，聚丙烯酰胺10％。由于电解液活性剂与稳定剂的加入，使电解液为弱酸性，电池化成时不产生酸雾，没有含酸废水：电池化成时发热低、化成效率高，可节约用电、缩短生产周期：采用这种电解液制作出的微晶蓄电池使用温度范围宽、内阻小、自放电低、极板无腐蚀，使用寿命长；废旧电池处置不会污染环境，本发明使蓄电池行业在生产、安全使用、回收利用三大重要环节实现绿色节能环保。

Description

一种用于制造微晶蓄电池的电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于蓄电池的电解液及其制备方法，特别涉及一种用于制造微晶蓄电池的电解液及其制备方法。
背景技术
传统蓄电池制作内部的电解液主要是稀硫酸溶液或胶体溶液。以稀硫酸为电解液的铅酸蓄电池内阻大，长期充电使用容易发热，导致电池失水而失效；铅酸蓄电池自放电高，不适合长期存放，存放超过一年，可能损毁电池；稀硫酸容易分层，导致极板上部分易软化，下部分易钝化，造成电池过早失效；稀硫酸在低温时容易冻结，高温时容易分解水，所以铅酸蓄电池不适合20℃以下和50℃以上的工作环境。总之，铅酸蓄电池贮存性、高低温性能、稳定性和使用寿命均较差。此外，蓄电池在生产制造的化成过程中会产生具有腐蚀性的硫酸酸雾，造成对人体的危害和对环境的污染，失效后的废旧蓄电池含有大量的硫酸铅，回收不规范会严重污染环境。
胶体蓄电池的电解液为二氧化硅和稀硫酸的混合液，因良好的触变性，改善了铅酸蓄电池的性能，延长了电池的使用寿命，但生产过程中仍有酸雾产生。如果二氧化硅分散不佳，稳定性差，会影响电解液的灌注效果，造成电池均衡性差，差异化大。在使用过程中还会造成电解液干涸、发热、甚至鼓胀变形等，缩短了电池的使用寿命。长时间不使用会导致蓄电池容量不可逆衰退、甚至报废。
发明内容
为了克服传统蓄电池的不足，本发明的目的在于提供一种用于制造微晶蓄电池的电解液及其制备方法。在高速乳化机搅拌下，将二氧化硅分散于超纯水(预置分散剂和稳定剂)中，电解液呈乳白色液状，晶粒微小(纳米级)，保证了电解液的分散性，易于流动、灌注和渗透；采用有机添加剂聚丙烯酰胺，保证了电解液稳定性，长时间放置无分层；添加有机物EDTA，络合部分H+离子，降低了电解液的酸性，使其成为弱酸体系(PH为2-3)；添加金属盐，极大的改善了低温性能；添加Li+离子，提高了电解液的渗透性；电解液通过磁化水机磁化，增强了水的渗透性，提高了金属离子和二氧化硅的超微分散效果。通过以上改善，可以达到如下效果：
A电解液分散性和渗透性好，灌注时能渗透到电池内任何地方，极大地提高了蓄电池的均衡性，延长电池的使用寿命；
B降低了电解液体系酸性，使电池生产过程中无酸雾产生，降低了电解液对板栅的腐蚀，延长了电池的使用寿命；废旧电池处理时，不会对环境造成危害；
C提高了蓄电池的温度适用范围，在-40℃～70℃范围内可正常使用；
D电解液在灌注前为液态，电池化成完成后，电解液全部凝结为亚固态(乳白色糊状)，无可流动电解液，电池可任意放置使用。此时电解液结构不同于胶体电池(固态颗粒)，其微观结构为超微细晶粒组成的空间网状结构，电解质自由穿梭其间，因此蓄电池内阻低。由于其晶粒为微米级，不会聚集成团而影响离子扩散，影响充电效率。在整个寿命期间，其结构能完好保存，因此蓄电池整个寿命期间不会失水。蓄电池内阻低，大电流放电性能好，充电效率高，蓄电池在整个寿命期间，无需维护。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于制造微晶蓄电池的电解液，所述用于制造微晶蓄电池的电解液的组分及含量为：
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其中活性剂与稳定剂：硫酸氢钾10％，氢氧化钠50％，硼酸10％，氢氧化锂10％，聚丙烯酰胺10％。
所述用于制造微晶蓄电池的电解液制备方法包括以下步骤：
A按电解液各组分及重量含量，称取超纯水、二氧化硅、稀硫酸、活性剂与稳定剂；
B选用转速可调的高速乳化机，转速调节范围需满足0-10000转／分；
C将按步骤A称量好的超纯水置于高速乳化机搅拌桶内，将乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的活性剂与稳定剂，缓缓加入到超纯水中，边加边搅拌，30min后活性剂与稳定剂完全溶解；
D制备二氧化硅水溶液(简称原液)
将高速乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的二氧化硅缓缓加入到C步骤生产的溶液中，边加边搅拌，加入完毕后，将高速乳化机转速调到5000-6000转／分，继续搅拌30min后，即制得二氧化硅水溶液(原液)；
E将高速乳化机转速调到3000转／分，将按步骤A称量好的稀硫酸缓缓加入到D步骤生产的原液中，边加边搅拌，加入完毕后持续搅拌4-6h。
F电解液磁化
将E步骤乳化结束的电解液，通过磁化水机进行磁化，磁化后的电解液即为微晶蓄电池所需的电解液。
由于本发明电解液的原料来源方便，制备简单，适合于工业化生产。经过发明人的多次实验，验证了本发明具有以下效果：
A微晶蓄电池的电解液呈乳白色，为弱酸性(pH值2-3)；微晶蓄电池的电解液在电池生产结束后转变为由超微细晶粒组成的空间网状结构。
B微晶蓄电池在生产时不产生酸雾，无需除酸雾设备，不产生含硫酸的有害污水，故生产不存在污染问题。
C微晶蓄电池在内化成时，平均电压比铅酸蓄电池或胶体蓄电池要低约10％，电池内化成时，产生的热量较低，内化成效率高，可节约用电10％，缩短化成时间约20％，提高设备利用率约15％。
D微晶蓄电池使用温度范围宽，因为这种超微晶亚固体结构在-40℃时不会冻结，在高温70℃时不产生气体，故微晶蓄电池可在40℃～70℃的环境温度下正常使用；
E微晶蓄电池自放电低。正常情况下充满电的电池可存放3年以上不影响电池使用，存放10年电池也不会损坏。
F微晶蓄电池加速试验后的失效模式为极板软化，栅格导电体无腐蚀，因为其弱酸体系的电解液几乎不腐蚀极板，极大改善了电池的使用寿命，可节约使用成本约20-30％。
综上所述，微晶蓄电池为理想的节能环保蓄电池。
具体实施方式
实施例1
微晶蓄电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
A称取超纯水27kg、二氧化硅2kg、稀硫酸70kg、活性剂与稳定剂1kg(硫酸氢钾100g，氢氧化钠500g，硼酸100g，氢氧化锂100g，聚丙烯酰胺100g，)；
B选用转速可调的高速乳化机，转速调节范围需满足0-10000转／分；
C将按步骤A称量好的超纯水置于高速乳化机搅拌桶内，将乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的活性剂与稳定剂，缓缓加入到超纯水中，边加边搅拌，30min后活性剂与稳定剂完全溶解；
D制备二氧化硅水溶液(简称原液)
将高速乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的二氧化硅缓缓加入到C步骤生产的溶液中，边加边搅拌，加入完毕后，将高速乳化机转速调到5000-6000转／分，继续搅拌30min后，即制得二氧化硅水溶液(原液)；
E将高速乳化机转速调到3000转／分，将按步骤A称量好的稀硫酸缓缓加入到D步骤生产的原液中，边加边搅拌，加入完毕后持续搅拌4h。
F电解液磁化
将E步骤乳化结束的电解液，通过磁化水机进行磁化，磁化后的电解液即为微晶蓄电池所需的电解液。
实施例2
微晶蓄电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
A称取超纯水24kg、纳米级气相二氧化硅1.8kg、稀硫酸73.2kg、活性剂与稳定剂1kg(硫酸氢钾100g，氢氧化钠500g，硼酸100g，氢氧化锂100g，聚丙烯酰胺100g，)；
B选用转速可调的高速乳化机，转速调节范围需满足0-10000转／分；
C将按步骤A称量好的超纯水置于高速乳化机搅拌桶内，将乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的活性剂与稳定剂，缓缓加入到超纯水中，边加边搅拌，30min后活性剂与稳定剂完全溶解；
D制备纳米级气相二氧化硅水溶液(简称原液)
将高速乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的纳米级气相二氧化硅缓缓加入到C步骤生产的溶液中，边加边搅拌，加入完毕后，将高速乳化机转速调到5000-6000转／分，继续搅拌30min后，即制得二氧化硅水溶液(原液)；
E将高速乳化机转速调到3000转／分，将按步骤A称量好的稀硫酸缓缓加入到D步骤生产的原液中，边加边搅拌，加入完毕后持续搅拌6h。
F电解液磁化
将E步骤乳化结束的电解液，通过磁化水机进行磁化，磁化后的电解液即为微晶蓄电池所需的电解液。
经实验测试，上述实施例的电解液为弱酸性，电池化成时不产生酸雾，没有含酸废水；电池化成时发热低、化成效率高，可节约用电、缩短生产周期；采用这种电解液制作出的微晶蓄电池使用温度范围宽、内阻小、自放电低、极板无腐蚀，使用寿命长；废旧电池处置不会污染环境，使蓄电池行业在生产、安全使用、回收利用三大重要环节实现绿色节能环保。

Claims (5)

1.一种用于制造微晶蓄电池的电解液，其特征在于，所述用于制造微晶蓄电池的电解液的组成及重量含量为： 
其中活性剂与稳定剂：硫酸氢钾(KHSO4)10％，氢氧化钠(NaOH)50％，硼酸(H3BO3)10％，氢氧化锂(LiOH)10％，聚丙烯酰胺10％，(硫酸镁(MgSO4)、硫酸锰(MnSO4)，硫酸银(Ag2SO4)，Li2SO4)。 
2.一种用于制造微晶蓄电池的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 
A按电解液各组分及重量含量，称取超纯水、二氧化硅、稀硫酸、活性剂与稳定剂； 
B选用转速可调的高速乳化机，转速调节范围需满足0-10000转／分； 
C将按步骤A称量好的超纯水置于高速乳化机搅拌桶内，将乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的活性剂与稳定剂，缓缓加入到超纯水中，边加边搅拌，30min后活性剂与稳定剂完全溶解； 
D制备二氧化硅水溶液(简称原液) 
将高速乳化机转速调到1500转／分，将按步骤A称量好的二氧化硅均匀缓缓加入到C步骤生产的溶液中，边加边搅拌，加入完毕后，将高速乳化机转速调到5000-6000转／分，继续搅拌30min后，即制得二氧化硅水溶液(原液)； 
E将高速乳化机转速调到3000转／分，将按步骤A称量好的稀硫酸缓缓加入到D步骤生产的原液中，边加边搅拌，加入完毕后持续搅拌4-6h。 
F电解液磁化 
将E步骤乳化结束的电解液，通过磁化水机进行磁化，磁化后的电解液即为微晶蓄电池所需的电解液。 
3.根据权利要求1所述，用于制造微晶蓄电池的电解液，其特征在于，所述二氧化硅为亲水性的，粒径为3-5纳米，比表面积为600m2／g。 
4.根据权利要求2所述，用于制造微晶蓄电池的电解液的制备方法，其特征在于，高速乳化机必须满足10000转／分的转速要求。 
5.根据权利要求2所述，用于制造微晶蓄电池的电解液的制备方法，其特征在于，磁化水机的磁场必须大于3000GS。 
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