CN107591570A - 一种纳米硅胶体蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种纳米硅胶体蓄电池；包括壳体，壳体内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框，边框顶部设有极耳，边框内部设有圆弧波纹状横筋条和放射式纵向竖筋条；边框的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构的宽度等于长度的75%～85%；极耳设置在顶部边框总宽度的1/2‑（7～12）mm处，弧形极耳连接部低部的高度与侧部边框顶部的高度之差为1～3mm；具有板栅重量不增加，又不减少活性物质的涂膏量，能够解决电池反复充放电过程中活性物质的泥化，电池整体重量轻，温度适应范围广，耐振动，耐湿热，能够明显提高电池循环寿命的优点。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种纳米硅胶体蓄电池。
背景技术
一般铅酸蓄电池的工作温度范围的极限为-18℃～40℃，有些标准更低。我 国胶体蓄电池采用通信行业标准，YD/T1360-2005，其正常工作环境温度为 20℃～30℃，最低检测温度也仅为-18℃。但是目前国内和国外生产的电池能够 达到上述标准的极少；另外，普通铅酸蓄电池采用液态稀硫酸为电解质，工作 时硫酸雾较大，污染环境，对生产者和使用者的身心健康均带来了巨大伤害， 并且存在漏液危险；为了克服上述缺陷大多数生产企业采用了普通胶体电解质 来代替液态电解质，普通胶体电解质采用德国“阳光公司”技术，将电解质由 液态变为胶态，解决了普通铅酸蓄电池的弊端，但是其容量却降低了15％左右，同时价格昂贵，其高/低温性能也并非理想，使用温度范围为-20℃～55℃；同 时普通胶体电解质还存在着粘度低、静置一段时间后分层现象严重和电阻率高 的缺陷。
另外，蓄电池的另一核心为极板，其生产成本占蓄电池总成本的70%以上，蓄电池极板的重量直接影响蓄电池各项技术指标的优劣 ，而极板性能指标的基础与板栅结构的设计密切相关。目前广泛使用的板栅结构为横平竖直的矩形结构，极耳位置偏向一边，这种结构的板栅内阻最大，电池大容量充放电特性不好，电池使用一段时间后，铅膏泥化，严重影响蓄电池使用寿命，这种古老的板柵结构设计是缘于当时规模加工设备自动化程度低，无法创新设计及实施，最终将会逐步退出历史舞台。近几十年来，随着模具加工设备自动化程度的提高，出现了一种放射状板柵设计，极耳10位置也逐渐向中间移动确实减少了部分内阻，电池大电流充放电特性有所改善，但电池使用一段时间后，铅膏泥化问题没有解决，蓄电池使用寿命没有改善。经解解剖失败电池发现一个重要现象，铅膏泥化都集中在极耳及其下部3/1的位置，越到极板两侧和下部极板越完好，通过分析得到如下结论：1.板栅是电池极板活性物质的集流体，板栅下部每个栅格结点导出的电流，只有极耳附近栅格结点导出电流的1%～0.3%（随板栅面积而变化），板栅面积越大，板栅下部栅格结点导出电流越小，而极耳附近的栅格结点电流是下部栅格结点电流的集合，因而靠近极耳部分的栅格结点的电流是板栅下部栅格结点电流的100倍以上，导致靠近极耳附近栅格电流聚集，发热变形严重。2.电池充、放电过程中，活性物质也在反复膨胀和收缩变化，某部分电流越大，活性物质的膨胀和收缩量越大，这是导致普通板栅结构，极耳附近活性物质容易泥化的重要原因。3.根据导体电阻计算公式：R=PS/V，当材料电阻系数P及材料长度L相同时，其阻值与材料截面积成反比。为了减少内阻，降低由板栅集流而导致的温开，并能减少活性物质的膨胀和收缩量，只有增大板栅各筋条的截面积或数量，这又反过来减少了活性物质的涂膏量，降低了电池容量，因而板栅结构必须采取新的设计，才能突破传统结构带来的桎梏。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，制作工艺合理，其中板栅重量不增加，又不减少活性物质的涂膏量，并且能够解决电池反复充放电过程中活性物质的泥化，电池整体重量轻，温度适应范围广，耐振动，耐湿热，能够明显提高电池循环寿命，同时减小了电池内阻，提高了电池大电流充放电性能和增加电池容量的纳米硅胶体蓄电池。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：包括壳体，壳体内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框，边框顶部设置有极耳，边框的内部设置有圆弧波纹状横筋条和放射式纵向竖筋条；所述的边框的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的75%～85%；所述的极耳设置在顶部边框总宽度的1/2-（7～12）mm处，极耳与顶部边框之间为弧形极耳连接部，弧形极耳连接部与侧部边框之间的顶部边框为向下的斜坡状，弧形极耳连接部低部的高度与侧部边框顶部的高度之差为1～3mm；所述的圆弧波纹状横筋条的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2～0.3mm；所述的放射式纵向竖筋条的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框的宽度与六边形结构的长度之差为0.2～0.4mm；放射式纵向竖筋条顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条底部的横截面积；放射式纵向竖筋条的顶部两端分别通过第一圆弧板与顶部边框底部相连，放射式纵向竖筋条的底部两端分别通过第二圆弧板与底部边框顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条底部上边长度为放射式纵向竖筋条顶部上边长度的50～60%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅1.5～4.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
优选地，所述的两个侧部边框之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋。
优选地，所述的圆弧加强筋横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋为两条，其分别设置在侧部边框的三分之一处和三分之二处。
优选地，所述的圆弧加强筋上边或下边与侧部边框之间的距离为0.1 mm。
优选地，所述的顶部边框和底部边框之间若干个放射式纵向加强筋。
优选地，所述的放射式纵向加强筋横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框的宽度与该六边形结构的长度之差为0.1～0.2mm；放射式纵向加强筋为两条，其分别设置在顶部边框的三分之一处和三分之二处。
本发明具有结构简单，制作工艺合理，其中板栅重量不增加，又不减少活性物质的涂膏量，并且能够解决电池反复充放电过程中活性物质的泥化，电池整体重量轻，温度适应范围广，耐振动，耐湿热，能够明显提高电池循环寿命，同时减小了电池内阻，提高了电池大电流充放电性能和增加电池容量的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明放射式圆弧波纹状结构的板栅的结构示意图。
图3为图2中A部分的局部放大图。
图4为图2中A-A向视图。
图5为图2中B-B向视图。
图6为图2中C-C向视图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1、2、3、4、5、6所示，本发明为一种纳米硅胶体蓄电池，该蓄电池包括壳体1，壳体1内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框2，边框2顶部设置有极耳10，边框2的内部设置有圆弧波纹状横筋条6和放射式纵向竖筋条5；所述的边框2的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的75%～85%；所述的极耳10设置在顶部边框2总宽度的1/2-（7～12）mm处，极耳10与顶部边框2之间为弧形极耳连接部3，弧形极耳连接部3与侧部边框2之间的顶部边框2为向下的斜坡状，弧形极耳连接部3低部的高度与侧部边框2顶部的高度之差为1～3mm；所述的圆弧波纹状横筋条6的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2～0.3mm；所述的放射式纵向竖筋条5的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框2的宽度与六边形结构的长度之差为0.2～0.4mm；放射式纵向竖筋条5顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条5底部的横截面积；放射式纵向竖筋条5的顶部两端分别通过第一圆弧板4与顶部边框2底部相连，放射式纵向竖筋条5的底部两端分别通过第二圆弧板9与底部边框2顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条5底部上边长度为放射式纵向竖筋条5顶部上边长度的50～60%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅1.5～4.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体1内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体1灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
本发明中所述的两个侧部边框2之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋7。所述的圆弧加强筋7横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋7为两条，其分别设置在侧部边框2的三分之一处和三分之二处。所述的圆弧加强筋7上边或下边与侧部边框2之间的距离为0.1 mm。所述的顶部边框2和底部边框2之间若干个放射式纵向加强筋8。所述的放射式纵向加强筋8横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框2的宽度与该六边形结构的长度之差为0.1～0.2mm；放射式纵向加强筋8为两条，其分别设置在顶部边框2的三分之一处和三分之二处。
本发明中的板栅克服了传统观念将原来矩形板栅的竖筋改为放射性竖筋(即： 放射式纵向竖筋条5)，并且重点是将该放射性竖筋截面积改为下面小和上面大 的结构；其符合电池集流的客观规律，在不增加板栅重量的前提下，板栅集流 特性明显提高。放射状竖筋的数量在极耳部分密度高，逐渐向两侧疏稀，有效 解决了电池充放电过程中，电池密度大的部位膨胀收缩量，同时遏制了电池反 复充放电过程中的活性物质泥化现象，有效延长电池寿命。其次，板栅的横筋 条废弃了长期以来惯用的平行设计方案，创新设计了以极耳10为中心，波纹圆 弧状设计，减少了每个集流节点到极耳10的距离，明显的降低了板栅内阻。最 后极耳10位置尽量向中间移动，利于波纹圆弧横筋的设计，同时减小了极耳10 两侧集流节点的均匀性，进一步降低了板栅内阻。本发明特别适用于动力型、 起动型、储能型涂膏式铅酸(含胶体)蓄电池，使用本发明的结构在同等极板 面积、厚度、重量前提下，在低温-29℃的环境下放电能力能够提高到额定容量 的85％，并且在低温-40℃的环境下放电能力提高到额定容量的48％，用30I10A 放电3min，电池外观良好，电池电压高达1.93V/格；本发明的结构包括极耳10、 边框2，边框2内设有放射式纵向竖筋条5和圆弧波纹状横向筋条5，所述放射 式纵向竖筋条5的宽度与上边框连接处最大，逐渐线性减窄至与下边框连接， 达到上边框连接处宽度的50％左右，并设有两条加强筋，所述圆弧波纹状横筋条， 弧度为1.1-1.25rad，弧度截面为钻石状半筋条，也设有两条加强筋，放射式纵 向筋条的两端与边框连接设计有第一圆弧板4和第二圆弧板9连接，确保了板 栅集流的科学性及板栅结构的可靠性，有效降低了蓄电池内阻，解决了蓄电池 使用过程中极板上部铅膏泥化、剥落的弊端，延长了蓄电池寿命，并间接提高 了蓄电池低温放电性能。本发明提供了一种放射式圆弧波纹状结构的板栅，以 解决蓄电池使用过程中，极板上部(特别是靠近极耳下方板栅2/3左右面积处) 铅膏泥化、剥落的弊端。因为蓄电池充/放电过程不仅是氧化/还原的化学变化 过程，同时伴随着活性物质(涂在板栅上的铅膏)的膨胀/收缩的物理变化过程， 由于极耳下方板栅2/3左右面积处电流密度最大，活性物质的膨胀/收缩变化也 最大，必须纠正以往极板由横、竖筋条间隔的面积处处相等的错误设计，而应 采取靠近极耳下方2/3左右极板面积处，横、竖筋条间隔要小，远离极耳下方 的极板面积处，横、竖筋条间隔逐渐加大，有效解决靠近极耳下方板栅2/3左 右面积处铅膏泥化、剥落的弊端，同时极板集流特性科学合理，板栅内阻减小， 在相等面积、厚度的前提下，涂膏量增加了5％～10％，有效提高了极板容量和低 温放电、大电流放电能力。无论国内或国外胶体电解质的生产均采用勾兑法， 其中的纳米级气象二氧化硅与稀硫酸无法完全溶合，存放时间超过24小时，必 然产生分层现象，即：下层是不能导电，不能参与电化学反映的硅酸岩材料， 上层才是参与电化学反映的硫酸根离子，因此，胶体电解质生产出的电池比容 量低，体积大。而本发明则采用直接分散法制备胶体，将气象二氧化硅及一些 增能剂、稳定剂，直接加到稀硫酸中，通过高速剪切乳化机进行高度分散、剪 切和乳化，使气象二氧化硅及添加剂与稀硫酸充分均质、分散、乳化和混合， 得到一种能量高、内阻小、稳定均匀、不分层的胶体电解质；采用本发明生产 的胶体电解质制备的电池重量比胶体电解质生产的电池重量轻20％以上，容量提 高了15％以上，内阻降低30％以上，温度适应范围-47℃～65℃，耐振动，寿命 延长100％，可用于民用储能系统等所有铅酸蓄电池使用的场景，市场空间极大； 其各项技术指标都满足并优于各行业标准的技术要求，且具有并且环保、耐振 动、耐湿热的特点。本发明中所述的高速剪切乳化机，优选地为耐酸碱，耐腐 蚀、耐高温的材料制作制成，其容积优选为：500L；在使用过程中能够形成高 速旋转，液力剪切，离心挤压，高速切割及碰撞，使气象二氧化硅及添加剂与 稀硫酸充分均质、分散、乳化和混合，从而得到一种能量高、内阻小、稳定均 匀、不分层的胶体电解质。本发明所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化 分散机；本发明中使用的全自动配酸机为张家港市金帆环保有限公司生产的型 号为jxs-5m3的全自动配酸机；本发明中所述的高速剪切乳化机由金帆环保设备 厂生产，型号：JF-YHJ-500的高速剪切乳化机。
为了更加清楚的解释本发明，现结合具体实施例对其进行进一步说明。具体的实施例如下：
实施例一
一种纳米硅胶体蓄电池，该蓄电池包括壳体1，壳体1内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框2，边框2顶部设置有极耳10，边框2的内部设置有圆弧波纹状横筋条6和放射式纵向竖筋条5；所述的边框2的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的75%；所述的极耳10设置在顶部边框2总宽度的1/2-7mm处，极耳10与顶部边框2之间为弧形极耳连接部3，弧形极耳连接部3与侧部边框2之间的顶部边框2为向下的斜坡状，弧形极耳连接部3低部的高度与侧部边框2顶部的高度之差为1mm；所述的圆弧波纹状横筋条6的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2mm；所述的放射式纵向竖筋条5的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框2的宽度与六边形结构的长度之差为0.2mm；放射式纵向竖筋条5顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条5底部的横截面积；放射式纵向竖筋条5的顶部两端分别通过第一圆弧板4与顶部边框2底部相连，放射式纵向竖筋条5的底部两端分别通过第二圆弧板9与底部边框2顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条5底部上边长度为放射式纵向竖筋条5顶部上边长度的50%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅1.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体1内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体1灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
本发明中所述的两个侧部边框2之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋7。所述的圆弧加强筋7横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋7为两条，其分别设置在侧部边框2的三分之一处和三分之二处。所述的圆弧加强筋7上边或下边与侧部边框2之间的距离为0.1 mm。所述的顶部边框2和底部边框2之间若干个放射式纵向加强筋8。所述的放射式纵向加强筋8横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框2的宽度与该六边形结构的长度之差为0.1mm；放射式纵向加强筋8为两条，其分别设置在顶部边框2的三分之一处和三分之二处。
实施例二
一种纳米硅胶体蓄电池，该蓄电池包括壳体1，壳体1内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框2，边框2顶部设置有极耳10，边框2的内部设置有圆弧波纹状横筋条6和放射式纵向竖筋条5；所述的边框2的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的85%；所述的极耳10设置在顶部边框2总宽度的1/2-12mm处，极耳10与顶部边框2之间为弧形极耳连接部3，弧形极耳连接部3与侧部边框2之间的顶部边框2为向下的斜坡状，弧形极耳连接部3低部的高度与侧部边框2顶部的高度之差为3mm；所述的圆弧波纹状横筋条6的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.3mm；所述的放射式纵向竖筋条5的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框2的宽度与六边形结构的长度之差为0.4mm；放射式纵向竖筋条5顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条5底部的横截面积；放射式纵向竖筋条5的顶部两端分别通过第一圆弧板4与顶部边框2底部相连，放射式纵向竖筋条5的底部两端分别通过第二圆弧板9与底部边框2顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条5底部上边长度为放射式纵向竖筋条5顶部上边长度的60%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅4.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体1内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体1灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
本发明中所述的两个侧部边框2之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋7。所述的圆弧加强筋7横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋7为两条，其分别设置在侧部边框2的三分之一处和三分之二处。所述的圆弧加强筋7上边或下边与侧部边框2之间的距离为0.1 mm。所述的顶部边框2和底部边框2之间若干个放射式纵向加强筋8。所述的放射式纵向加强筋8横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框2的宽度与该六边形结构的长度之差为0.2mm；放射式纵向加强筋8为两条，其分别设置在顶部边框2的三分之一处和三分之二处。
实施例三
一种纳米硅胶体蓄电池，该蓄电池包括壳体1，壳体1内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框2，边框2顶部设置有极耳10，边框2的内部设置有圆弧波纹状横筋条6和放射式纵向竖筋条5；所述的边框2的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的80%；所述的极耳10设置在顶部边框2总宽度的1/2-9.5mm处，极耳10与顶部边框2之间为弧形极耳连接部3，弧形极耳连接部3与侧部边框2之间的顶部边框2为向下的斜坡状，弧形极耳连接部3低部的高度与侧部边框2顶部的高度之差为2mm；所述的圆弧波纹状横筋条6的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.25mm；所述的放射式纵向竖筋条5的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框2的宽度与六边形结构的长度之差为0.3mm；放射式纵向竖筋条5顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条5底部的横截面积；放射式纵向竖筋条5的顶部两端分别通过第一圆弧板4与顶部边框2底部相连，放射式纵向竖筋条5的底部两端分别通过第二圆弧板9与底部边框2顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条5底部上边长度为放射式纵向竖筋条5顶部上边长度的55%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅1.5～4.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体1内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体1灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
本发明中所述的两个侧部边框2之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋7。所述的圆弧加强筋7横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋7为两条，其分别设置在侧部边框2的三分之一处和三分之二处。所述的圆弧加强筋7上边或下边与侧部边框2之间的距离为0.1 mm。所述的顶部边框2和底部边框2之间若干个放射式纵向加强筋8。所述的放射式纵向加强筋8横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框2的宽度与该六边形结构的长度之差为0.15mm；放射式纵向加强筋8为两条，其分别设置在顶部边框2的三分之一处和三分之二处。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。
Claims (6)
1.一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：该蓄电池包括壳体（1），壳体（1）内部包括若干个放射式圆弧波纹状结构的板栅和胶体电解质，所述放射式圆弧波纹状结构的板栅包括边框（2），边框（2）顶部设置有极耳（10），边框（2）的内部设置有圆弧波纹状横筋条（6）和放射式纵向竖筋条（5）；所述的边框（2）的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，所述该六边形结构的宽度等于长度的75%～85%；所述的极耳（10）设置在顶部边框（2）总宽度的1/2-（7～12）mm处，极耳（10）与顶部边框（2）之间为弧形极耳连接部（3），弧形极耳连接部（3）与侧部边框（2）之间的顶部边框（2）为向下的斜坡状，弧形极耳连接部（3）低部的高度与侧部边框（2）顶部的高度之差为1～3mm；所述的圆弧波纹状横筋条（6）的弧度为1.1～1.25rad，横截面为钻石状半筋结构，钻石状半筋结构交替设置，钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2～0.3mm；所述的放射式纵向竖筋条（5）的横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度，所述边框（2）的宽度与六边形结构的长度之差为0.2～0.4mm；放射式纵向竖筋条（5）顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条（5）底部的横截面积；放射式纵向竖筋条（5）的顶部两端分别通过第一圆弧板（4）与顶部边框（2）底部相连，放射式纵向竖筋条（5）的底部两端分别通过第二圆弧板（9）与底部边框（2）顶部相连；所述的放射式纵向竖筋条（5）底部上边长度为放射式纵向竖筋条（5）顶部上边长度的50～60%；
所述胶体电解质由下列重量份数的原料制备而成：去离子水64.4份、氢氧化锂0.2份、丙三醇0.15份、硫酸钾0.5份、硫酸钴0.01份、硫酸亚锡4份、氢氧化钠0.3份、无水硫酸钠0.7份、聚氟烷烃磺酸0.15份、聚丙烯酰胺0.03份、纯浓硫酸35.6份和气相二氧化硅1.5～4.5份；所述的气相二氧化硅为德国赢创公司原产A-200气相二氧化硅；所述的纯浓硫酸为质量分数98.3%的纯浓硫酸；
所述胶体电解质的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将氢氧化锂、丙三醇、硫酸钾、硫酸钴、硫酸亚锡、氢氧化钠、无水硫酸钠、聚氟烷烃磺酸和去离子水放入高速剪切乳化机内，在转速为5940r/min的状态下进行高速分散、剪切、乳化；高速分散、剪切和乳化的时间为3min；
步骤二：步骤一中高速搅拌结束后向混合物中缓慢加入纯浓硫酸，并搅拌均匀，制成电解液；
步骤三：用密度计测量步骤二中电解液的密度，在室温为25℃情况下，该电解液的密度为1.270；
步骤四：将步骤三中测量密度后的电解液泵入乳化分散机内，并向电解液中加入气相二氧化硅；所述的乳化分散机为非金属材料制成的乳化分散机；
步骤五：启动乳化分散机，进行高速乳化分散；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：60 min；
步骤六：步骤五中高速乳化分散60 min后向电解液中加入聚丙烯酰胺，再次启动乳化分散机，进行高速乳化分散，制成胶体电解质；所述高速乳化分散的转速为：5940r/min，高速乳化分散的时间为：30 min；
步骤七：对步骤六中的胶体电解质进行取样，待胶体电解质温度降到25℃时，用剪切粘度计测量其粘度，所述胶体电解质的粘度为3.28～4.92 Pa·s；
步骤八：步骤七中取样检测合格后，将步骤六中所述的胶体电解质泵入真空灌胶机，给铅酸蓄电池壳体（1）内灌注胶体电解质，先按7ml/Ah定量灌注一次，再按4ml/Ah定量灌注一次；
步骤九：铅酸蓄电池壳体（1）灌注胶体电解质完毕后转入冷水槽，静置3小时，即可化成充电；
步骤十：所述步骤三中电解液的密度大于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入去离子水；当步骤三中电解液的密度小于1.270时，通过全自动配酸机向电解液中加入分析纯级硫酸；
步骤十一：所述步骤五和步骤六的高速乳化分散过程中，当胶体电解质的温度大于70℃时，暂停乳化分散机，并开启外循环冷却系统；当胶体电解质的温度降至60℃时，再次启动乳化分散机对胶体电解质进行高速乳化分散。
2.根据权利要求1所述的一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：所述的两个侧部边框（2）之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋（7）。
3.根据权利要求2所述的一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：所述的圆弧加强筋（7）横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，圆弧加强筋（7）为两条，其分别设置在侧部边框（2）的三分之一处和三分之二处。
4.根据权利要求3所述的一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：所述的圆弧加强筋（7）上边或下边与侧部边框（2）之间的距离为0.1 mm。
5.根据权利要求1所述的一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：所述的顶部边框（2）和底部边框（2）之间若干个放射式纵向加强筋（8）。
6.根据权利要求5所述的一种纳米硅胶体蓄电池，其特征在于：所述的放射式纵向加强筋（8）横截面为上边和下边短且相等，其余边长且相等的六边形结构，该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度，顶部边框（2）的宽度与该六边形结构的长度之差为0.1～0.2mm；放射式纵向加强筋（8）为两条，其分别设置在顶部边框（2）的三分之一处和三分之二处。
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