CN105280962B - 高性能电解液及其制备方法 - Google Patents

高性能电解液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6‑二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水。本发明还公开了一种高性能电解液的制备方法，将硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6‑二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到高性能电解液。本发明添加适量的沉淀二氧化硅，提高了电解液的流动性，降低其粘结度，有效改善电解液灌注困难；同时促进电解液的存储和固定，优化了电池的性能；生产成本低，电解液性能优良、稳定性高，可以广泛应用于各个领域。

Description

高性能电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种高性能电解液及其制备方法。
背景技术
铅酸蓄电池自1958 年被发明以来，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池具有结构简单、性能可靠、使用方便、原料易得和价格便宜等优点，被广泛应用于交通运输、通讯和国防等国民经济中的众多领域，已成为社会生产和人类生活中不可缺少的能源产品。
铅酸蓄电池因其价格低廉，技术成熟，现在背大量的使用，虽然目前有许多新型电池开始出现，但铅酸电池在许多领域还是有着无可替代的地位。铅酸蓄电池的五大组成部分为正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，其中电解液是影响电池性能的主要因素之一。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种高性能电解液及其制备方法，能够显著提高蓄电池的循环寿命，稳定性高、工艺简单，利于应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸40~50份、硫酸钾2~3份、二氧化硅18~20份、乙酸钠0.1~0.5份、磷酸铵1~2份、琉基苯并噻唑2~5份、甲基骈三氮唑2~5份、2，6-二叔丁基对甲酚1~2份、甲基苯磺酸盐5~10份、三氟乙酸盐5~10份、甲酸乙酯5~8份、乙酸丁酯5~8份以及去离子水60~100份。
作为一种优选方案，所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。
一种高性能电解液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中的搅拌的转速为1850r/m~1950r/m，搅拌时间为1~2h。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1. 添加适量的沉淀二氧化硅，提高了电解液的流动性，降低其粘结度，有效改善电解液灌注困难；同时促进电解液的存储和固定，优化了电池的性能；
2. 生产成本低，电解液性能优良、稳定性高，可以广泛应用于各个领域。
附图说明
图1、对本发明实施例1~4的样品进行流动性测试的结果图；
图2、对本发明实施例1~4的样品进行粘度测试的结果图；
图3、对本发明实施例1~4的样品进行Zeta电位测试的结果图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸40份、硫酸钾2份、二氧化硅18份、乙酸钠0.1份、磷酸铵1份、琉基苯并噻唑2份、甲基骈三氮唑2份、2，6-二叔丁基对甲酚1份、甲基苯磺酸盐5份、三氟乙酸盐5份、甲酸乙酯5份、乙酸丁酯5份以及去离子水60份。
所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅，其中沉淀二氧化硅为0，气相二氧化硅为18份。
一种高性能电解液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液；其中搅拌的转速为1850r/m，搅拌时间为1h。
所述制得的电解液编号为1#，对其进行流动性和粘度测试，再将配制得到的电解液放置待其凝胶后，干燥，进行Zeta电位，比表面积（BET）测试。
实施例2：
一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸45份、硫酸钾2.5份、二氧化硅18.5份、乙酸钠0.3份、磷酸铵1.5份、琉基苯并噻唑3.5份、甲基骈三氮唑3.5份、2，6-二叔丁基对甲酚1.5份、甲基苯磺酸盐8份、三氟乙酸盐8份、甲酸乙酯6份、乙酸丁酯7份以及去离子水80份。
所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅；其中沉淀二氧化硅为0.45份，气相二氧化硅为18.05份。
一种高性能电解液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中的搅拌的转速为1900r/m，搅拌时间为1.5h。
所述制得的电解液编号为2#，对其进行流动性和粘度测试，再将配制得到的电解液放置待其凝胶后，干燥，进行Zeta电位，比表面积（BET）测试。
实施例3：
一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸45份、硫酸钾2.5份、二氧化硅19.5份、乙酸钠0.3份、磷酸铵1.5份、琉基苯并噻唑3.5份、甲基骈三氮唑3.5份、2，6-二叔丁基对甲酚1.5份、甲基苯磺酸盐8份、三氟乙酸盐8份、甲酸乙酯6份、乙酸丁酯7份以及去离子水80份。
所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅；其中沉淀二氧化硅为1.4份，气相二氧化硅为18.1份。
一种高性能电解液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中的搅拌的转速为1900r/m，搅拌时间为1.5h。
所述制得的电解液编号为3#，对其进行流动性和粘度测试，再将配制得到的电解液放置待其凝胶后，干燥，进行Zeta电位，比表面积（BET）测试。
实施例4：
一种高性能电解液，包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸50份、硫酸钾3份、二氧化硅20份、乙酸钠0.5份、磷酸铵2份、琉基苯并噻唑5份、甲基骈三氮唑5份、2，6-二叔丁基对甲酚2份、甲基苯磺酸盐10份、三氟乙酸10份、甲酸乙酯8份、乙酸丁酯8份以及去离子水100份。
所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅；其中沉淀二氧化硅为1.85份，气相二氧化硅为18.15份。
一种高性能电解液的制备方法，包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中的搅拌的转速为1950r/m，搅拌时间为2h。
所述制得的电解液编号为4#，对其进行流动性和粘度测试，再将配制得到的电解液放置待其凝胶后，干燥，进行Zeta电位，比表面积（BET）测试。
实施例5：
上述实施例1~4的二氧化硅的添加量及比表面积测试结果，如表1所示。
表1
由表1可知添加沉淀二氧化硅的样品（2#~4#），比表面积、孔体积和孔径分布分别在128.79 ～ 153.23m2g-1、0.379~0.513m3g-1、9.9 ～ 15.9nm 范围内，相比不添加沉淀二氧化硅的1#样品，添加1.4份的沉淀二氧化硅的干燥样具有较大的孔体积和较大孔径，有利于电解液向电极活性物质的渗透及相互作用。
实施例6：
上述实施例1~4的样品进行流动性测试，结果如图1所示，从图1可知，随着沉淀SiO2 添加量的增加，胶体电解液的流动时间呈现先缩短后延长的趋势，这说明对气相二氧化硅所配电解液的流动性而言，沉淀SiO2 的添加存在最佳添加量的可能。由图1明显发现，3#样品添加1.4份的沉淀SiO2，其流动时间明显减短，较纯电解液1# 流动时间缩短了13.8%，较其他添加量的胶体电解液的流动时间也有一定程度的缩短。可能的原因在于，沉淀SiO2 结构中存在着硅酸钠形式的硅酸分子骨架-Si-O-Si-，这种长分子的缩合使得分子间的排列较为疏松，存在较多的二维结构，因此沉淀SiO2 适当含量的添加可一定程度改善气相二氧化硅电解质的流动性，利于电解液的灌注。
实施例7：
对上述实施例1~4的样品进行粘度测试，结果如图2所示，从图2可知，其粘度变化趋势与图1的流动性变化趋势基本一致，发现3#样品电解液的粘度较其他电解液的粘度存在一定程度的降低，由粘度测试和流动性测试同时说明添加适量的沉淀二氧化硅，可改善电解液的流动性，降低其粘度，有利于电解液的灌注和保存。
实施例8：
对上述实施例1~4的样品进行Zeta电位测试，结果如图3所示，随着沉淀二氧化硅添加量的增加，样品的Zeta 电位值呈现先增加后降低的趋势，这说明沉淀二氧化硅的添加存在最佳添加量的可能，其中添加1.4份的沉淀二氧化硅即3#样品电解液的干燥样的Zeta电位值最高，则此样品分散体系的稳定性最好。可能的原因是沉淀二氧化硅适量的二维线性结构将气相二氧化硅的三维体型结构连接起来，增大了二氧化硅胶粒的表面电荷。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高性能电解液，其特征在于：
包括硫酸、硫酸钾、二氧化硅、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯以及去离子水，所述各组分之间的质量分为硫酸40~50份、硫酸钾2~3份、二氧化硅18~20份、乙酸钠0.1~0.5份、磷酸铵1~2份、琉基苯并噻唑2~5份、甲基骈三氮唑2~5份、2，6-二叔丁基对甲酚1~2份、甲基苯磺酸盐5~10份、三氟乙酸盐5~10份、甲酸乙酯5~8份、乙酸丁酯5~8份以及去离子水60~100份；
其制备方法包括如下步骤：
（1）将硫酸钾、乙酸钠、磷酸铵、琉基苯并噻唑、甲基骈三氮唑、2，6-二叔丁基对甲酚、甲基苯磺酸盐、三氟乙酸盐、甲酸乙酯、乙酸丁酯和去离子水混合，得到第一混合溶液；
（2）将硫酸与步骤（1）得到的第一混合溶液混合，得到第二混合溶液；
（3）在第二混合溶液中加入二氧化硅，并进行搅拌得到高性能电解液。
2.根据权利要求1所述的一种高性能电解液，其特征在于：所述二氧化硅包括沉淀二氧化硅和气相二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种高性能电解液，其特征在于：所述步骤（3）中的搅拌的转速为1850r/m~1950r/m，搅拌时间为1~2h。
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