CN105514503B - 铅酸蓄电池的胶体电解质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种流动性较好，易于灌注，可提高电池低温大电流放电性能及循环寿命的胶体电解质及其制备方法，该胶体电解质由硫酸，气相二氧化硅，硅溶胶，氢氧化锂，氢氧化钠，聚丙烯酰胺，硫酸亚锡，硫酸铈，聚天冬胺酸或其盐，余量为去离子水组成，且混合溶液中二氧化硅总含量为2.8—3.2%。先配制气相二氧化硅母液，再配制稀硫酸电解液，向稀硫酸电解液中加入气相二氧化硅母液，再加入硅溶胶，得到铅酸蓄电池的胶体电解质。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池使用的胶体电解质及其制备方法。
背景技术
胶体电池由于其长寿命、低失水率、低自放电率等优势，渐渐成为电池行业的一种潮流新技术，并逐渐取代传统的液体电池技术。胶体电池的最关键技术之一就是胶体电解质技术。目前采用的胶体电解质主要有气相二氧化硅和硅溶胶两种材料，目前国内较多采用的还是硅溶胶，主要原因就是气相二氧化硅的颗粒小，仅几纳米到几十纳米，并且该气相二氧化硅在出厂时进行压缩包装，小颗粒的气相二氧化硅团聚在一起，要将这么小的颗粒均匀的分散存在较大的困难，而且配制出来的电解质粘度较大，流动性较差，增加加入电池难度，而硅溶胶的主要是硅酸钠纯化制得的二氧化硅水溶液，其渗透性、分散性均较好。但是硅溶胶具有凝胶效果较差、容易水化等缺点。而气相二氧化硅的凝胶效果好，且在电池的使用过程中凝胶状态非常稳定，不容易水化等优点。
目前传统的气相二氧化硅配制及灌加工艺主要采用较低含量的气相二氧化硅在硫酸电解液中浸泡，然后低速搅拌分散。该种方法不能将气相二氧化硅团聚在一起的颗粒分散开来，造成电解质粘度大，灌加困难。
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CN103633379A发明涉及蓄电池电解质及其制备方法，包括硫酸、二氧化硅、硫酸钠、丙烯酰胺、硫酸钾和去离子水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流动性较好，易于灌注，可提高电池低温大电流放电性能及循环寿命的胶体电解质及其制备方法。
本发明铅酸蓄电池的胶体电解质由如下原料和重量百分比组成：硫酸36—44%，气相二氧化硅1—2.5%，浓度为40%的硅溶胶1.25—5%，氢氧化锂0.2—1.5%，氢氧化钠0.2—1.5%，聚丙烯酰胺0.02—0.08%，硫酸亚锡0.2—1.5%，硫酸铈0.01—0.04%，聚天冬胺酸或其盐0.3—3%，余量为去离子水，且混合溶液中二氧化硅总含量为2.8—3.2%。
优选的是，上述铅酸蓄电池的胶体电解质由如下原料和重量百分比组成：硫酸36—44%，气相二氧化硅1—2.5%，浓度为40%的硅溶胶1.25—5%，氢氧化锂0.3—0.8%，氢氧化钠0.3—1%，聚丙烯酰胺0.02—0.08%，硫酸亚锡0.2—0.5%，硫酸铈0.01—0.04%，聚天冬胺酸或其盐0.3—1.2%，余量为去离子水，且混合溶液中二氧化硅总含量为2.8—3.2%。
上述铅酸蓄电池的胶体电解质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A．配制气相二氧化硅母液：向带有搅拌分切功能的转速大于3000转/min的搅拌罐中加入气相二氧化重量4—6倍的去离子水，再加入配方量的氢氧化钠和氢氧化锂，搅拌溶解后逐步加入配方量的气相二氧化硅，全部气相二氧化硅加入后继续搅拌5—30分钟，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌5—30分钟，配制成气相二氧化硅母液；
B．配制稀硫酸电解液：向带有搅拌的密封反应罐加入配方量剩余的去离子水，配方量的硫酸亚锡、硫酸铈和聚天冬胺酸或其盐，溶解后加入浓硫酸，配制成稀硫酸电解液；
C．配制胶体电解质：向带搅拌的装置中加入所述稀硫酸电解液，再加入所述气相二氧化硅母液，搅拌2—10分钟，再加入所述硅溶胶，继续搅拌2—10分钟，得到铅酸蓄电池的胶体电解质。
本发明通过添加聚天冬胺酸或其盐等助剂，得到凝胶性能良好的胶体电解质，由于降低二氧化硅的含量，降低的电解质胶体粘度，并延长了凝胶化时间，电解质制成后有充分的时间保持流动态，便于灌注，灌注的电池10HR容量、低温起动能力、循环耐久能力都有明显改善，使用过程不水化分层，稳定性较好。
具体实施方式：
实施例1
重量百分比组成：硫酸40%，气相二氧化硅2.5%，重量浓度40%的硅溶胶1.25%（二氧化硅0.5%），氧化锂0.3%，氢氧化钠0.7%，聚丙烯酰胺0.04%，硫酸亚锡0.4%，硫酸铈0.03%，聚天冬胺酸钾0.5%，余量为去离子水。
该电解质的配制工艺流程包括以下步骤：
A：配制气相二氧化硅母液：向带有搅拌分切功能的转速大于3000转/min的搅拌罐中加入气相二氧化重量5倍的去离子水，再加入配方量的氢氧化钠和氢氧化锂，搅拌溶解后逐步加入配方量的气相二氧化硅，全部气相二氧化硅加入后继续搅拌20min，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌20min，配制成气相二氧化硅母液；
B：配制稀硫酸电解液：向带有搅拌的密封反应罐加入配方量剩余的去离子水，配方量的硫酸亚锡、硫酸铈和聚天冬胺酸钾，溶解后加入浓硫酸，配制成稀硫酸电解液；
C：配制胶体电解质：向带搅拌的装置中加入所述稀硫酸电解液，再加入所述气相二氧化硅母液，搅拌5分钟，再加入所述硅溶胶，继续搅拌5分钟。
实施例2
重量百分比组成：硫酸40%，气相二氧化硅1.5%，重量浓度为40%的硅溶胶3.75%（二氧化硅1.5%），氢氧化锂0.6%，氢氧化钠0.4%，聚丙烯酰胺0.03%，硫酸亚锡0.3%，硫酸铈0.02%，聚天冬胺酸钾0.6%，余量为去离子水。
配制方法与实施例1相同。
实施例3
重量百分比组成：硫酸42%，气相二氧化硅1%，重量浓度为40%的硅溶胶5%（二氧化硅1.5%），氢氧化锂0.4%，氢氧化钠0.4%，聚丙烯酰胺0.02%，硫酸亚锡0.5%，硫酸铈0.02%，聚天冬胺酸钾0.7%，余量为去离子水。
配制方法与实施例1相同。
比较例1:
重量百分比组成：硫酸40%，气相二氧化硅3%，余量为水。向带有搅拌分切功能的转速大于3000转/min的搅拌罐中加入气相二氧化重量5倍的去离子水，搅拌下逐步加入配方量的气相二氧化硅，全部气相二氧化硅加入后继续搅拌20min，得气相二氧化硅母液，浓硫酸用剩余的去离子水稀释后，将气相二氧化硅母液加入到稀硫酸中，搅拌5分钟，得到比较例1电解质。
比较例2
重量百分比组成：硫酸40%，重量浓度为40%的硅溶胶7.5%（二氧化硅3%），余量为去离子水。浓硫酸用配方量的去离子水稀释后，加入硅溶胶，搅拌5分钟，得到比较例2的电解质。
实施效果测试
1．粘度：用粘度杯测试配制胶体的粘度，流体经小孔排空的时间见下表：
说明实施例配制的胶体的粘度小于比较例1，大于比较例2，是可供使用的粘度范围。
2．凝胶化时间
电解质配制后2小时比较例2全部形成凝胶，比较例1、实施例1、2、3只有部分凝胶，并一直保持部分凝胶。
3．电池性能：将3个实施例和2个比较例的胶体加入到相同的摩托车起动电池MG51913电池中作为电解质，按照GB/T 23638-2009《摩托车起动用铅酸蓄电池》测试其10HR容量、低温起动能力、循环耐久能力，测试结果如下：
Claims (3)
1.一种铅酸蓄电池的胶体电解质，其特征在于，由如下原料和重量百分比组成：硫酸36—44%，气相二氧化硅1—2.5%，浓度为40%的硅溶胶1.25—5%，氢氧化锂0.2—1.5%，氢氧化钠0.2—1.5%，聚丙烯酰胺0.02—0.08%，硫酸亚锡0.2—1.5%，硫酸铈0.01—0.04%，聚天冬氨酸或其钾盐0.3—3%，余量为去离子水，且电解质中二氧化硅总含量为2.8—3.2%。
2.权利要求1所述铅酸蓄电池的胶体电解质，其特征在于，由如下原料和重量百分比组成：硫酸36—44%，气相二氧化硅1—2.5%，浓度为40%的硅溶胶1.25—5%，氢氧化锂0.3—0.8%，氢氧化钠0.3—1%，聚丙烯酰胺0.02—0.08%，硫酸亚锡0.2—0.5%，硫酸铈0.01—0.04%，聚天冬氨酸或其钾盐0.3—1.2%，余量为去离子水，且电解质中二氧化硅总含量为2.8—3.2%。
3.权利要求1或2所述铅酸蓄电池的胶体电解质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．配制气相二氧化硅母液：向带有搅拌分切功能的转速大于3000转/min的搅拌罐中加入气相二氧化硅重量4—6倍的去离子水，再加入配方量的氢氧化钠和氢氧化锂，搅拌溶解后逐步加入配方量的气相二氧化硅，全部气相二氧化硅加入后继续搅拌5—30分钟，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌5—30分钟，配制成气相二氧化硅母液；
B．配制稀硫酸电解液：向带有搅拌的密封反应罐加入配方量剩余的去离子水，配方量的硫酸亚锡、硫酸铈和聚天冬氨酸或其钾盐，溶解后加入浓硫酸，配制成稀硫酸电解液；
C．配制胶体电解质：向带搅拌的装置中加入所述稀硫酸电解液，再加入所述气相二氧化硅母液，搅拌2—10分钟，再加入所述硅溶胶，继续搅拌2—10分钟，得到铅酸蓄电池的胶体电解质。
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