CN106785083A - 一种胶体蓄电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种胶体蓄电池的制备方法，包括如下步骤：（1）配制胶体电解液，硅溶胶1-3重量份，蒸馏水2-3重量份；硫酸4-7重量份；固体物质5-7重量份；（2）灌装（3）充、放电，将电池静放2-3h后进行充电，充电电流开始时要小,充电时间要延长,以防止气泡产生过多,使胶体电解液溢出，充电选用恒流法,以便任意选择充电电流，放电采用电阻法,用可变电阻调节放电电流。本发明制备的胶体蓄电池，使用寿命长，胶体电解液配比合理，电池容量较大。

Description

一种胶体蓄电池的制备方法
技术领域
本发明属于 技术领域，具体是指一种胶体蓄电池的制备方法。
背景技术
胶体铅酸蓄电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进，用胶体电解液代换了硫酸电解液，在安全性、蓄电量、放电性能和使用寿命等方面较普通电池有所改善。胶体铅酸蓄电池的性能优于阀控密封铅酸蓄电池，胶体铅酸蓄电池具有使用性能稳定，可靠性高，使用寿命长，对环境温度的适应能力（高、低温）强，承受长时间放电能力、循环放电能力、深度放电及大电流放电能力强，有过充电及过放电自我保护等优点。用于电动自行车的国产胶体铅酸蓄电池是在AGM隔板中通过真空灌注，把硅胶和硫酸溶液灌到蓄电池正、负极板之间。胶体铅酸蓄电池在使用初期无法进行氧循环，这是因为胶体把正、负极板都包围起来了，正极板上面产生的氧气无法扩散到负极板，无法实现与负极板上的活性物质铅还原，只能由排气阀排出，与富液式蓄电池一致。胶体铅酸蓄电池使用一段时间后胶体开始干裂和收缩，产生裂缝，氧气通过裂缝直接到负极板进行氧循环。排气阀就不再经常开启，胶体铅酸蓄电池接近于密封工作，失水很少。所以针对电动自行车蓄电池主要失效是失水机理，采用胶体铅酸蓄电池可获得非常好的效果。胶体电解质是通过在电解液中加入凝胶剂将硫酸电解液凝固成胶状物质，通常胶体电解液中还加有胶体稳定剂和增容剂，有些胶体配方中还加有延缓胶体凝固和延缓剂，以便于胶体加注。胶体蓄电池凝胶剂为气相二氧化硅，气相法二氧化硅是一种高纯度白色无味的纳米粉体材料，具有增稠、抗结块、控制体系流变和触变等作用，除传统的应用外，近几年在胶体蓄电池中得到了广泛的应用。气相法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，俗称气相法白炭黑，它是一种无定形二氧化硅产品，原生粒径在7～40nm 之间，聚集体粒径约为200—500纳米，比表面积100～400m2/g，纯度高，SiO2含量不小于99.8%。表面未处理的气相二氧化硅聚集体是含有多种硅羟基，一是孤立的、未受干扰的自由羟基；二是连生、彼此形成氢键的键合硅羟基。表面未处理的气相法白炭黑聚集体是含有多个-OH的集合体，它们在液体体系中极易形成均匀的三维网状结构(氢键)。这种三维网状结构(氢键)有外力(剪切力、电场力等)时会破坏，介质变稀，粘度下降，外力一旦消失，三维结构(氢键)会自行恢复，粘度上升，即这种触变性是可逆的。
目前，硅溶胶应用于起动型蓄电池。随着应用范围的扩大, 对其使用性能出现了贬褒不一的评价。河南、北京、辽宁等地曾出现三起三落的“胶体蓄电池热” 。胶体蓄电池在我国之所以出现, 一是人们看到了发达国家已有较为理想的胶体蓄电池产品; 二是用户想减少传统蓄电池繁琐的日常维护, 减少溢酸腐蚀, 延长使用寿命; 三是电子科学的迅猛发展, 小型便携式电动器纷纷出现, 需用固体蓄电池作内电源供电。然而, 我国蓄电池结构尚未适应制造胶体蓄电池的需要, 又缺乏系统研究, 致使各部门提供使用的胶体蓄电池性能差异较大, 与国外同类产品差距则更大。
因此，很有必要设计一种胶体蓄电池的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种胶体蓄电池的制备方法。
本发明的内容包括：
一种胶体蓄电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制胶体电解液
硅溶胶 1-3重量份，蒸馏水 2-3重量份；硫酸 4-7重量份；固体物质 5-7重量份；
（2）灌装
首先配制硫酸溶液, 将极板活性物质及所匹配的隔板孔完全由无胶硫酸电解液浸透, 然后用倾倒或其它方式将注人多余的电解液从电池槽倒出, 从而活性物质的孔隙及隔板的毛细活性孔内浸足了无胶相电解液； 第二步注入胶体电解液, 没有或仅有少量胶体渗透到已吸饱液体的隔板孔内, 这就大大减少了温度对极板活性物质的影响和胶体电解液的溢出；
（3）充、放电
将电池静放2 -3 h 后进行充电，充电电流开始时要小, 充电时间要延长, 以防止气泡产生过多, 使胶体电解液溢出。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤（1）中所述固体物质硫酸亚锡和硫酸铁的混合物。
本发明中，作为一种优选的技术方案，硫酸亚锡和硫酸铁的重量比为1.4：1.3。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤（2）中，硫酸溶液的浓度为15-17wt%。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤（3）中，充电选用恒流法, 以便任意选择充电电流，放电采用电阻法, 用可变电阻调节放电电流。
本发明中，作为一种优选的技术方案，步骤（3）中，充电末期要注意补加少量蒸馏水, 保证硫酸在适宜浓度范围内。
本发明的有益效果是，
胶体蓄电池循环寿命比AGM 循环寿命高1 倍以上, 如功能胶体循环寿命达到170 次, 相对于AGM电池的寿命提高了1 倍以上。对于管式胶体电池, 循环420次, 放电容量还有额定容量的90%, 目前又有逐渐上升的趋势, 预计循环寿命至少可以达到500～600 次, 可以说采用管式正极板, 大大降低了活性物质脱落和分离的几率, 循环性能也就相应的提高。平板式胶体蓄电池循环235 次, 寿命终止,这与德国阳光的平板胶体蓄电池的250 次相差不大。但有一点要说明, 由于平板胶体电池在前150 次循环中每次放电几乎都有12 h, 说明其活性物质利用率大大提高, 这相应地缩短了其循环寿命, 尽管这样, 比AGM 蓄电池循环寿命的80 次提高了近2 倍。总而言之, 相对于AGM 电池, 无论是管式胶体、平板胶体或者功能性胶体电池, 其循环寿命都大大地提高了。
本发明制备的胶体蓄电池，循环寿命长，胶体电解液配比合理，电池容量较大。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种胶体蓄电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制胶体电解液
硅溶胶 1重量份，蒸馏水 2重量份；硫酸 4重量份；固体物质 5重量份，其中，固体物质硫酸亚锡和硫酸铁的混合物，硫酸亚锡和硫酸铁的重量比为1.4：1.3；
（2）灌装
首先配制硫酸溶液, 硫酸溶液的浓度为15wt%， 将极板活性物质及所匹配的隔板孔完全由无胶硫酸电解液浸透, 然后用倾倒或其它方式将注人多余的电解液从电池槽倒出, 从而活性物质的孔隙及隔板的毛细活性孔内浸足了无胶相电解液； 第二步注入胶体电解液, 没有或仅有少量胶体渗透到已吸饱液体的隔板孔内, 这就大大减少了温度对极板活性物质的影响和胶体电解液的溢出；
（3）充、放电
将电池静放2 h 后进行充电，充电电流开始时要小, 充电时间要延长, 以防止气泡产生过多, 使胶体电解液溢出，充电选用恒流法, 以便任意选择充电电流，放电采用电阻法, 用可变电阻调节放电电流，充电末期要注意补加少量蒸馏水, 保证硫酸在适宜浓度范围内。
实施例2
一种胶体蓄电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制胶体电解液
硅溶胶 3重量份，蒸馏水 3重量份；硫酸7重量份；固体物质7重量份，其中，固体物质硫酸亚锡和硫酸铁的混合物，硫酸亚锡和硫酸铁的重量比为1.4：1.3；
（2）灌装
首先配制硫酸溶液, 硫酸溶液的浓度为17wt%， 将极板活性物质及所匹配的隔板孔完全由无胶硫酸电解液浸透, 然后用倾倒或其它方式将注人多余的电解液从电池槽倒出, 从而活性物质的孔隙及隔板的毛细活性孔内浸足了无胶相电解液； 第二步注入胶体电解液, 没有或仅有少量胶体渗透到已吸饱液体的隔板孔内, 这就大大减少了温度对极板活性物质的影响和胶体电解液的溢出；
（3）充、放电
将电池静放3 h 后进行充电，充电电流开始时要小, 充电时间要延长, 以防止气泡产生过多, 使胶体电解液溢出，充电选用恒流法, 以便任意选择充电电流，放电采用电阻法, 用可变电阻调节放电电流，充电末期要注意补加少量蒸馏水, 保证硫酸在适宜浓度范围内。
实施例3
一种胶体蓄电池的制备方法，包括如下步骤：
（1）配制胶体电解液
硅溶胶2重量份，蒸馏水 3重量份；硫酸 5重量份；固体物质 6重量份，其中，固体物质硫酸亚锡和硫酸铁的混合物，硫酸亚锡和硫酸铁的重量比为1.4：1.3；
（2）灌装
首先配制硫酸溶液, 硫酸溶液的浓度为16wt%， 将极板活性物质及所匹配的隔板孔完全由无胶硫酸电解液浸透, 然后用倾倒或其它方式将注人多余的电解液从电池槽倒出, 从而活性物质的孔隙及隔板的毛细活性孔内浸足了无胶相电解液； 第二步注入胶体电解液, 没有或仅有少量胶体渗透到已吸饱液体的隔板孔内, 这就大大减少了温度对极板活性物质的影响和胶体电解液的溢出；
（3）充、放电
将电池静放2.5 h 后进行充电，充电电流开始时要小, 充电时间要延长, 以防止气泡产生过多, 使胶体电解液溢出，充电选用恒流法, 以便任意选择充电电流，放电采用电阻法, 用可变电阻调节放电电流，充电末期要注意补加少量蒸馏水, 保证硫酸在适宜浓度范围内。
实施例1-3的电池性能如下：
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）配制胶体电解液
硅溶胶 1-3重量份，蒸馏水 2-3重量份；硫酸 4-7重量份；固体物质 5-7重量份；
（2）灌装
首先配制硫酸溶液, 将极板活性物质及所匹配的隔板孔完全由无胶硫酸电解液浸透, 然后用倾倒或其它方式将注人多余的电解液从电池槽倒出, 从而活性物质的孔隙及隔板的毛细活性孔内浸足了无胶相电解液； 第二步注入胶体电解液, 没有或仅有少量胶体渗透到已吸饱液体的隔板孔内, 这就大大减少了温度对极板活性物质的影响和胶体电解液的溢出；
（3）充、放电
将电池静放2 -3 h 后进行充电，充电电流开始时要小, 充电时间要延长, 以防止气泡产生过多, 使胶体电解液溢出。
2.如权利要求1所述的一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，步骤（1）中所述固体物质硫酸亚锡和硫酸铁的混合物。
3.如权利要求2所述的一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，硫酸亚锡和硫酸铁的重量比为1.4：1.3。
4.如权利要求1所述的一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，步骤（2）中，硫酸溶液的浓度为15-17wt%。
5.如权利要求1所述的一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，步骤（3）中，充电选用恒流法, 以便任意选择充电电流，放电采用电阻法, 用可变电阻调节放电电流。
6.如权利要求5所述的一种胶体蓄电池的制备方法，其特征是，步骤（3）中，充电末期要注意补加少量蒸馏水, 保证硫酸在适宜浓度范围内。
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