CN106025188B - 一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液及其制备方法和应用，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.3％‑0.7％，磷酸0.05％‑0.1％，硅酸钠0.02％‑0.06％，其余为纯水。胶体溶液的制备方法为：将纯水、气相二氧化硅、磷酸和硅酸钠按比例混合搅拌得到。涂胶极板的制备方法为：在极板上涂覆所述的胶体溶液，然后在150℃‑190℃下，烘干45min‑65min，得到所述涂胶极板。本发明提供的用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，可操作性强，安全系数高，粘附性强，且使用寿命长。

Description

一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液及其制备方 法和应用
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液及其制备方法和应用。
背景技术
低速电动汽车是指速度低于70km/h的简易四轮纯电动汽车，低速电动汽车市场越来越庞大，随之而来的市场竞争也越来越激烈，阀控式密封铅酸蓄电池是低速电动汽车的主要零部件之一，若想提高产品市场竞争力，必须在产品成本上找突破口，既要降低产品成本又要保证产品质量。
传统的阀控式密封铅酸蓄电池是在电解液中加入胶体母液，但是在电解液中添加胶体母液具有诸多缺陷，如下：
(1)电解液中混合胶体母液的生产工艺复杂，操作起来可控性差；
(2)电解液中混合胶体母液的操作安全系数低；
(3)采用电解液中混合胶体母液的生产工艺，胶体母液使用量大，导致原材料使用成本高；
(4)电解液里面混合胶体母液的生产工艺，容易产生AGM隔板通道堵塞，正极析出氧气复合效率差，导致电池循环使用寿命缩短。
为了克服这些缺陷，将在电解液里加入胶体母液的生产工艺变更为在极板表面涂胶的生产工艺，为了配合这一工艺，需要极板表面的涂胶配方进行改进。
发明内容
本发明提供了一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，可操作性强，安全系数高，粘附性强，且使用寿命长。
一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.3％-0.7％，磷酸0.05％-0.1％，硅酸钠0.02％-0.06％，其余为纯水。
本发明在胶体溶液中加入适量的磷酸成分，使胶体溶液涂覆到极板上后，能够与极板保持良好的粘附性，增加胶体溶液与极板的粘附牢度，延长电池的使用寿命。
在胶体溶液中加入适量的硅酸钠，增加胶体溶液的粘稠度，使胶体溶液更容易在极板上附着均匀，在极板表面形成一层较薄的二氧化硅，同时硅酸钠的加入，也能够增加胶体溶液的粘附性能。
气相二氧化硅是硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，是一种无定形二氧化硅产品。气相二氧化硅在胶体蓄电池中主要利用其优异的增稠触变性能。现有技术中，通常将气相二氧化硅和水混合得到胶体母液，然后将胶体母液和稀硫酸混合，得到电解液。
本发明中将胶体溶液涂布并固化在极板表面，保证极板表面二氧化硅胶体溶液成分的一致性，克服了将胶体母液和稀硫酸直接混合形成的酸液分层现象，制成电池后，提高正极板充电产生的氧气析出复合效率，降低电池失水率，延长使用寿命。
本发明中所采用的胶体溶液配方合理，原料成本低，添加的硅酸钠，能够提高二氧化硅的粘附性能，改善胶体溶液在极板上的粘附牢度，优选地，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.4％-0.6％，磷酸0.05％-0.08％，硅酸钠0.03％-0.06％，其余为纯水。
进一步优选，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.5％，磷酸0.05％-0.08％，硅酸钠0.03％-0.06％，其余为纯水。
再优选，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.5％，磷酸0.06％-0.08％，硅酸钠0.04％-0.06％，其余为纯水。
通过对胶体溶液中各组分含量的优选，使胶体溶液能够在极板表面形成较薄的一层二氧化硅附着物，将胶体溶液涂覆在极板上，制成电池后，能够提高正极板充电产生的氧气析出复合效率，降低电池失水率，延长使用寿命。
气相二氧化硅的粒径大小以及粒度分布式影响其表面活性基团类型和含量的重要因素，为了满足涂胶极板的电化学性能要求，优选地，所述气相二氧化硅的平均粒径为150-220nm。
本发明还提供了一种所述的胶体溶液的制备方法，将纯水、气相二氧化硅、磷酸和硅酸钠按比例混合搅拌得到。本发明提供的胶体溶液，制备方法简单，安全系数高，可控性强。
作为优选，先将气相二氧化硅和水混合得到胶体母液，然后将水、胶体母液、磷酸和硅酸钠按比例混合搅拌得到。
在实际生产过程中，将水、胶体溶液、磷酸和硅酸钠按比例混合，然后开启循环泵循环一段时间，实现混合均匀。
本发明还提供了一种用于低速电动汽车电池的涂胶极板的制作方法，在极板上涂覆所述的胶体溶液，然后在150℃-190℃下，烘干45min-65min，得到所述涂胶极板。涂胶极板中，铅膏的水分需要尽可能除去，残留水分控制在0.5％以下。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)胶体溶液各原料成本低，添加硅酸钠后，能够增强胶体溶液与极板的粘附强度，在极板表面形成一层薄薄的二氧化硅；
(2)极板溶液的配制可操作性强，安全系数高；
(3)将胶体溶液涂板后制作电池，正极板充电产生的氧气析出复合效率高，电池失水率低，使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
(1)将0.3kg气相二氧化硅和1kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到1.3kg胶体母液；
(2)将98.63kg水、1.3kg胶体母液、0.05kg磷酸、0.02kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例2
(1)将0.7kg气相二氧化硅和2kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到2.7kg胶体母液；
(2)将97.14kg水、2.7kg胶体母液、0.1kg磷酸、0.06kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例3
(1)将0.4kg气相二氧化硅和1.5kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到1.9kg胶体母液；
(2)将98.01kg水、1.9kg胶体母液、0.06kg磷酸、0.03kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例4
(1)将0.5kg气相二氧化硅和1.6kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到2.1kg胶体母液；
(2)将97.79kg水、2.1kg胶体母液、0.07kg磷酸、0.04kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例5
(1)将0.6kg气相二氧化硅和1.8kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到2.4kg胶体母液；
(2)将97.47kg水、2.4kg胶体母液、0.08kg磷酸、0.05kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例6
(1)将0.4kg气相二氧化硅和1.5kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到1.9kg胶体母液；
(2)将97.97kg水、1.9kg胶体母液、0.09kg磷酸、0.04kg硅酸钠放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
实施例7～8
分别将实施例1和实施例2制备的胶体溶液涂覆在极板上，具体操作如下：
开启涂胶机输送带，依靠涂胶机吸嘴吸取极板，输送带链板挡板带动极板，胶体溶液喷淋在滚筒上，极板经过滚筒吸取胶体溶液，经过表面烘干窑，烘干窑温度为150℃，烘干时间为65min，烘干后保证极板上铅膏水分在0.5％以下。
实施例9～10
分别将实施例3和实施例4制备的胶体溶液涂覆在极板上，具体操作如下：
开启涂胶机输送带，依靠涂胶机吸嘴吸取极板，输送带链板挡板带动极板，胶体溶液喷淋在滚筒上，极板经过滚筒吸取胶体溶液，经过表面烘干窑，烘干窑温度为170℃，烘干时间为55min，烘干后保证极板上铅膏水分在0.5％以下。
实施例11～12
分别将实施例5和实施例6制备的胶体溶液涂覆在极板上，具体操作如下：
开启涂胶机输送带，依靠涂胶机吸嘴吸取极板，输送带链板挡板带动极板，胶体溶液喷淋在滚筒上，极板经过滚筒吸取胶体溶液，经过表面烘干窑，烘干窑温度为190℃，烘干时间为45min，烘干后保证极板上铅膏水分在0.5％以下。
对比例1
(1)将0.3kg气相二氧化硅和1kg水，在2000rpm转速下混合搅拌均匀，得到1.3kg胶体母液；
(2)将98.65kg水、1.3kg胶体母液、0.05kg磷酸放入桶内，开启循环泵循环15min，得到胶体溶液。
(3)采用实施例9的方法将胶体溶液涂覆在极板上，烘干后极板上铅膏水分在0.5％以下。
性能表征
普通胶体电池，制备方法参照公开号为CN103730695A的发明专利文献中B组电池的制备。
利用实施例7～12以及对比例1所制备的极板组装蓄电池，蓄电池的各项性能参数如表1所示。
表1
序号 循环寿命 电池失水率
实施例7 580 0.5g/Ah
实施例8 578 0.6g/Ah
实施例9 598 0.4g/Ah
实施例10 586 0.5g/Ah
实施例11 582 0.6g/Ah
实施例12 575 0.5g/Ah
对比例1 510 4g/Ah
普通胶体电池 521 3g/Ah
表1中，循环寿命的测试采用GB/T18332.1-2009的方法，失水率的测试采用GB5008.1-91的方法。

Claims (6)

1.一种用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，其特征在于，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.4％-0.6％，磷酸0.05％-0.08％，硅酸钠0.03％-0.06％，其余为纯水，
所述气相二氧化硅的平均粒径为150-220nm。
2.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，其特征在于，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.5％，磷酸0.05％-0.08％，硅酸钠0.03％-0.06％，其余为纯水。
3.如权利要求1所述的用于低速电动汽车电池涂胶极板的胶体溶液，其特征在于，所述胶体溶液的重量百分比组成为：气相二氧化硅0.5％，磷酸0.06％-0.08％，硅酸钠0.04％-0.06％，其余为纯水。
4.一种如权利要求1～3任一所述的胶体溶液的制备方法，其特征在于，将纯水、气相二氧化硅、磷酸和硅酸钠按比例混合搅拌得到。
5.如权利要求4所述的胶体溶液的制备方法，其特征在于，先将气相二氧化硅和水混合得到胶体母液，然后将水、胶体母液、磷酸和硅酸钠按比例混合搅拌得到。
6.一种用于低速电动汽车电池的涂胶极板的制作方法，其特征在于，在极板上涂覆如权利要求1～3任一所述的胶体溶液，然后在150℃-190℃下，烘干45min-65min，得到所述涂胶极板。
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