CN105703017B - 一种纳米硅镁蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米硅镁蓄电池，包括密封式的电池主体，所述电池主体上安装有铅钙锡合金栅极，电池主体内装有纳米硅镁电解液，该纳米硅镁电解液包括以下组分，25‑29质量份的纳米二氧化硅、8‑12质量份的二氧化镁、8‑12质量份的三氧化二铝、28‑32质量份的纯水以及18‑22质量份浓度为9mol/L的稀硫酸。这种纳米硅镁蓄电池采用纳米硅镁电解液，在化学反应中硫酸中的氧被还原，水没有被消耗，消耗的是酸根离子，电池的生产及使用中不会产生酸雾，废旧的电池呈微酸性可以回收处理，方法简单，对环境没有污染；可重复添加纳米硅镁电解液，具有长的使用寿命，使用更方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池，特别是一种蓄电池。
背景技术
在现有技术中，铅酸蓄电池是普遍使用的蓄电池。铅酸蓄电池的基本结构是用两种不同金属的电极浸于酸或碱的电解液中，只要其中的一个电极同电解液间产生电化作用，则电极间便有电位存在（电位差的大小视组成电极的金属和电解液的性质而定）。一般铅酸蓄电池用的电解质是用蒸馏水稀释浓硫酸而成，由于制造工艺落后，对酸性电解质处理不当会造成在蓄电池在制造、使用过程和废弃后造成大面积的环境污染，并且铅酸蓄电池存在充电时间长，使用寿命短等一系列缺点。另一方面，铅酸蓄电池在使用中存在酸雾逸出、接口腐蚀的问题，给运输和使用都带了极大的不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种蓄电池，不会对环境造成污染，具有长的使用寿命，使用更方便。
为了解决上述技术问题，本发明的一种纳米硅镁蓄电池，包括密封式的电池主体，所述电池主体上安装有铅钙锡合金栅极，电池主体内装有纳米硅镁电解液，该纳米硅镁电解液包括以下组分，25-29质量份的纳米二氧化硅、8-12质量份的二氧化镁、8-12质量份的三氧化二铝、28-32质量份的纯水以及18-22质量份浓度为9mol/L的稀硫酸。
作为上述技术方案的改进，所述纳米二氧化硅的pH值为10-11。
作为上述技术方案的改进，所述电池主体由ABS工程塑料制作成型。
本发明的有益效果是：这种纳米硅镁蓄电池采用纳米硅镁电解液，在化学反应中硫酸中的氧被还原，水没有被消耗，消耗的是酸根离子，电池的生产及使用中不会产生酸雾，废旧的电池呈微酸性可以回收处理，方法简单，对环境没有污染；可重复添加纳米硅镁电解液，具有长的使用寿命，使用更方便。
具体实施方式
本发明的一种纳米硅镁蓄电池，包括密封式的电池主体，所述电池主体上安装有铅钙锡合金栅极，电池主体内装有纳米硅镁电解液，该纳米硅镁电解液包括以下组分，25-29质量份的纳米二氧化硅、8-12质量份的二氧化镁、8-12质量份的三氧化二铝、28-32质量份的纯水以及18-22质量份浓度为9mol/L的稀硫酸。所述纳米二氧化硅的pH值为10-11。所述电池主体由ABS工程塑料制作成型，具有良好的结构强度，使用更可靠。
采用了上述组分纳米硅镁电解液的蓄电池自放电大大减小，存放时间延长。在常温的情况下，放置一个月后，其容量仅下降1%，在此之后容量基本上不会再下降，故其可存放1年，仍可保持电荷容量的90%以上。纳米硅镁基电解液中28-32质量份的纯水有效减少了电池的内阻，使电池在充电和放电的时候不会发热，也不会损坏电池，不影响电池的使用寿命，且可以比普通铅酸电池节省较多能量。而且，使得蓄电池可快速充电，采用专用蓄电池专用充电装置1小时就可以完成充电。蓄电池具有全放电功能，且无记忆性，无最低放电电压的刚性限制，可在任何时间充电，而充电前不用先放电。
本发明的纳米硅镁蓄电池具有以下技术特点：
1)环保性能：纳米硅镁电解液取代硫酸，解决了在生产和使用过程中一直存在的酸雾溢出和接口腐蚀等环境污染的难题，而报废的纳米硅镁能蓄电池的电解质，无污染，易处理，电池板栅亦可回收再用。
2)充电接受能力：充电接受能力是衡量蓄电池的一个重要技术指标。纳米硅镁蓄电池可用0.3-0.4CA电流值充电，常规充电时间为2-4小时，仅为铅酸蓄电池充电时间的1/2。亦可采用0.8-1.5CA电流值快速充电，快速充电时间 < 1小时，已突破了0.5小时率。大电流充电时，纳米硅镁蓄电池无明显的温升，也不会影响电解质特性和电池寿命。纳米硅镁蓄电池的快速充电特性，对要求解决快速充电的行业有着广阔的应用前景。
3)大电流放电特性：与充电能力相对应，蓄电池的放电能力同样是极其重要的技术指标。某额定容量的蓄电池能用越短的时间放完电，标志着其放电性能越强。国内通讯用蓄电池放电标准为10小时率，动力用蓄电池为5小时率。纳米硅镁蓄电池由于电解质内阻极小，大电流放电特性良好，可普遍用0.6-0.8CA电流值放电。动力用电池短时间放电能力要求高达15-30CA。经国家蓄电池质量检验中心测试，纳米硅镁蓄电池2小时率的放电能力达到国际先进水平。
4)自放电特性：自放电小，免维护性好，便于长时间保存。普通铅酸蓄电池由于自放电因素，通常在20℃环境中存放180天后，需要进行一次放/充电维护，否则可能损害电池的寿命。纳米硅镁由于其内阻仅相当于铅酸蓄电池的十分之一，所以其自放电极小，又无记忆效应，常温存放一年，容量仍能保持标称容量的90%，这项指标居国际先进水平。
5)全充、全放电能力：纳米硅镁蓄电池全充全放电能力强。多次反复深度充放电甚至全充、全放电对电池影响很小，可取消或减低10.5V（标称电压12V） 的下限保护，这对动力电池十分重要。铅酸蓄电池在使用时通常设有10.5V低压保护装置，低于10.5V时不可继续放电。这不仅是因为其低压工作特性差，更重要的是深度放电会使极板受到损害。
6)自恢复能力强：纳米硅镁蓄电池有较强的自恢复能力，反弹容量大，恢复时间短，在放完电数分钟后可再使用，这对应急使用特别有利。
7)低温特性：纳米硅镁蓄电池在-40℃—+70℃环境可正常使用，而铅酸蓄电池在低于-18℃的环境下使用时容量骤降。
8)使用寿命长：用作通讯电源使用寿命10年以上；用作动力电源时，深度循环充放电次数超过600次（国家标准为350次）。
9)纳米硅镁电池的20小时率比能量已达到48Wh/kg的国际先进水平，超过美国铅酸蓄电池行业标准41Wh/kg的要求。
10) 纳米硅镁蓄电池三种不同小时率的容量均超过国内行业标准要求：其中10小时率超标6.3-7.6%，5小时率超标26.4-36.8%，2小时率超标71%，2小时率的放电电流值超标达368%。
所述纳米硅镁电解液的制作方法包括以下步骤：
1）将25-29质量份的纳米二氧化硅、40-50质量份的纳米硅溶胶、20-30质量份的氢氧化钠用分散机搅拌均匀；
2）将搅拌均匀的复合液，放入高温65-70℃的恒温房，放置8-9小时；
3）将复合液取出，放入PE桶内冷却至常温，用磁力棒进行再次搅拌1-1.5小时；
4）用电阻率为16MΩ以上28-32质量份的纯水、18-22质量份浓度为9mol/L的稀硫酸、20-25质量份的β型三氧化二铝、20-30质量份的乙二醇、25-30质量份的丙三醇、20-25质量份的氧化镁、15-20质量份的磷酸混合，经过冷却和搅拌制成复混液；
5）将复合液和复混液放入PE桶内再次搅拌，经过磁化机磁化后制成纳米硅镁电解液。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种纳米硅镁蓄电池，包括密封式的电池主体，其特征在于：所述电池主体上安装有铅钙锡合金栅极，电池主体内装有纳米硅镁电解液，该纳米硅镁电解液包括以下组分，25-29质量份的纳米二氧化硅、8-12质量份的二氧化镁、8-12质量份的三氧化二铝、28-32质量份的纯水以及18-22质量份浓度为9mol/L的稀硫酸。
2.根据权利要求1所述的纳米硅镁蓄电池，其特征在于：所述电池主体由ABS工程塑料制作成型。
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