CN104218260A - 一种胶体电解质配制工艺 - Google Patents

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赵剑曦
马永泉
刘孝伟
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Abstract

本发明公开了一种胶体电解质配制工艺，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃后再在剪切机的剪切下进行混合，所述二氧化硅母胶分散液的配制过程为：先往分散釜中加入去离子水，通过高速剪切泵将粉状纳米二氧化硅吸入分散釜中，循环剪切将粉状二氧化硅均匀分散在去离子水中，在循环剪切条件下，再往分散液中加入氢氧化钠溶液，调节分散液的pH值，pH值调至7—11，制得二氧化硅母胶分散液。本发明生产的胶体电解质能延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。

Description

一种胶体电解质配制工艺
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及胶体电解质配制工艺。
背景技术
胶体电池电解质是利用二氧化硅的表面羟基在硫酸根桥联作用下，形成三维网状结构，从而固定住硫酸电解液，使其由液态转变为凝胶态。胶体电解液可以有效防止硫酸分层，使铅酸蓄电池充放电平稳；起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；也抑制了硫酸铅晶体的长大，减小了极板的不可逆硫酸盐化，延长了电池循环寿命。
气相二氧化硅具有良好的触变性及凝胶强度，国内外大型胶体电池厂家均采用其作为胶凝剂。但正是气相二氧化硅这种强触变性，使得胶体电解质粘度大，胶凝时间短，从而导致难以灌胶的问题，为了达到灌注效果，通常要通过降低二氧化硅含量，牺牲凝胶的强度，来达到较低的粘度，有利于灌胶。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种胶体电解质配制工艺，在不改变二氧化硅含量、不牺牲凝胶强度的强度前提下，延长胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，便于胶体电解质的灌注。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种胶体电解质配制工艺，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液混合均匀制备出胶体电解质，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃后再在剪切机的剪切下进行混合，所述二氧化硅母胶分散液的配制过程为：先往分散釜中加入去离子水，通过高速剪切泵将粉状纳米二氧化硅吸入分散釜中，循环剪切将粉状二氧化硅均匀分散在去离子水中，在循环剪切条件下，再往分散液中加入氢氧化钠溶液，调节分散液的pH值，pH值调至7—11，制得二氧化硅母胶分散液。
优选的，二氧化硅母胶分散液中纳米二氧化硅质量含量在20％以上。
优选的，高速剪切泵的线速度在10～40m/s。
优选的，循环剪切分散时间在0.1h—2h。
优选的，剪切机的线速度控制在5～30m/s。
本发明针对纳米二氧化硅作为胶体电解质胶凝剂存在的问题，在不改变二氧化硅含量、不牺牲凝胶强度的强度前提下，调整胶体电解质配制方法，首先，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃后再进行混合，其次，通过剪切机进行混合，低温和剪切可以延缓二氧化硅与硫酸形成三维网状结构，因此能延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。
另外，本发明配制的二氧化硅母胶分散液粒子的Zeta电位绝对值大，二氧化硅母胶分散液稳定，能较长时间的保持二氧化硅的粒子不因团聚而变大，二氧化硅母胶分散液粒子的尺寸小，可以延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。
具体实施方式
本发明胶体电解质配制工艺包括二氧化硅母胶分散液制备和胶体电解质的制备两个主要的工艺步骤。
1、二氧化硅母胶分散液制备。
先往分散釜中加入去离子水，通过高速剪切泵将粉状纳米二氧化硅吸入分散釜中，循环剪切将二氧化硅均匀分散在去离子水中，在循环剪切条件下，再往分散液中加入氢氧化钠溶液，调节分散液的pH值，制得二氧化硅母胶分散液。其中：
⑴母胶分散液中纳米二氧化硅质量含量在20％以上，高含量的二氧化硅在剪切分散下能得到小尺寸的二氧化硅粒子。
⑵母胶分散液的pH值要调至7—11，此时二氧化硅粒子的尺寸能进一步减小，粒子的Zeta电位绝对值达到最大，母胶分散液最稳定，粒子之间不容易团聚。
⑶高速剪切乳泵的线速度在10～40m/s。
⑷循环剪切分散时间在0.1h—2h。
2、胶体电解质的制备
在剪切机的剪切下，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液混合均匀。其中：
⑴二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃。
⑵剪切机的线速度在5～30m/s。
⑶连续剪切至胶体电解质灌注完毕。
二氧化硅母胶分散液粒子的Zeta电位绝对值大，母胶分散液稳定，能较长时间的保持二氧化硅的粒子不因团聚而变大，二氧化硅母胶分散液粒子的尺寸小，可以延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。
低温和剪切可以延缓二氧化硅与硫酸形成三维网状结构，同样能延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。

Claims (5)

1.一种胶体电解质配制工艺，将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液混合均匀制备出胶体电解质，其特征在于：将二氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃后再在剪切机的剪切下进行混合，所述二氧化硅母胶分散液的配制过程为：先往分散釜中加入去离子水，通过高速剪切泵将粉状纳米二氧化硅吸入分散釜中，循环剪切将粉状二氧化硅均匀分散在去离子水中，在循环剪切条件下，再往分散液中加入氢氧化钠溶液，调节分散液的pH值，pH值调至7—11，制得二氧化硅母胶分散液。
2.根据权利要求1所述的一种胶体电解质配制工艺，其特征在于：二氧化硅母胶分散液中纳米二氧化硅的质量含量在20％以上。
3.根据权利要求2所述的一种胶体电解质配制工艺，其特征在于：高速剪切泵的线速度在10～40m/s。
4.根据权利要求3所述的一种胶体电解质配制工艺，其特征在于：循环剪切分散时间在0.1h—2h。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种胶体电解质配制工艺，其特征在于：剪切机的线速度控制在5～30m/s。
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