CN108493496A - 一种高性能纳米胶体动力电池及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，所述电解液由以下重量份的原料组成：浓度为47‑52％稀硫酸180‑200份、纳米气相二氧化硅4‑5份、聚丙烯酰胺0.02‑0.05份、聚乙烯醇0.02‑0.05份、α萘酚酸0.02‑0.05份、纯水40‑50份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为7‑40nm、比表面积为175‑225m/g。与现有技术相比，本发明的高性能纳米胶体动力电池具有寿命长、大电流放电等综合性能，解决现有动力力电池性能不足与低温启动能力差的问题。

Description

一种高性能纳米胶体动力电池及制备方法

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，特别是一种高性能纳米胶体动力电池及制备方法。

背景技术

2015年以后，行业理性发展的势头抬升,国标化、差异化和高端化的产品的发展呈现出良好的态势,产品的创新和技术的开发也受到了整个行业的瞩目,消费群体的需求也逐渐呈现多样化,渠道和终端也需要差异化的产品和技术提供支持。更重要的是,随着国际原油价格的快速上升,电动汽车这种交通工具已经越来越受到重点关注,节能的需求也要求电动车不断进行技术创新,其中综合的技术创新和部件的技术创新是行业不断的要求。

铅酸蓄电池的五大组成部分为正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，其中电解液是影响电池性能的主要因素之一。普通的电解液内阻大，固酸能力差、使用寿命短。蓄电池是电动车的能源载体，目前电动车蓄电池大多为铅酸蓄电池，这种蓄电池电解液易水解、分层，电池酸量少，电池性能下降快，并且现有的蓄电池存在耐温性差、低温启动性能差、使用寿命短等问题，为了改善现有传统铅酸动力电池的材料与工艺,使电池的一致性更好、充放电性能更稳定、使用寿命更长,亟待开发出一种新型的高性能纳米胶体动力电池。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中的蓄电池存在耐温性差、低温启动性能差、使用寿命短等问题，提供一种高性能纳米胶体动力电池及制备方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，所述电解液由以下重量份的原料组成：浓度为47-52％稀硫酸180-200份、纳米气相二氧化硅4-5份、聚丙烯酰胺0.02-0.05份、聚乙烯醇0.02-0.05份、α萘酚酸0.02-0.05份、纯水40-50份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为7-40nm、比表面积为175-225m/g。

进一步技术方案为，所述稀硫酸的浓度为47-52％。

在该电解液中，聚乙烯醇作为表面活性剂，聚丙烯酰胺作为稳定剂，α萘酚酸作为抗内阻添加剂，制备的纳米胶体电解液，纳米二氧化硅主要依靠氢键结合，形成三维网络结构作为骨架的优点，所述电解液包裹于上述物质形成的三维网络结构中，具有凝胶的可逆性和稳定性。由于该纳米胶体电解液中加入了内阻添加剂α-萘酚酸和功能高分子邻甲氧基苯甲醛，彻底解决了普通铅酸电池普遍出现的硫酸分层问题。用该纳米胶体电解液制备的动力电池，能延缓极板腐蚀钝化，成膜促进剂的加入，可减少自放电，具有良好的触变性能，内阻低，自放电小、过放电恢复能力强，耐低温而性能好。

另外，本发明还提供了一种电解液的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；

步骤二、将稀硫酸加热至30-40度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液。

进一步的技术方案为，所述搅拌速度为2500-3000r/min，搅拌时间为20-30min。

再者，本发明还提供了一种高性能纳米胶体动力电池的制备方法，包括以下步骤:

第一步，将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；

第二步，先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

与现有技术相比，本发明电解液使用胶体电解质，不存在酸液分层现象，耐深放电性好，过放电后容量恢复性能佳；有较宽的温度使用方位和良好的低温放电性能；使用寿命长，充放电次数提高250次；容量大，在-10℃条件下,比传统电池容量提高40％；生产工艺更先进，保证全胶体生成,适应更宽的温度使用范围；而且本发明明显地提高了活性物质的利用率和循环寿命，由于纳米二氧化硅的应用，使得本发明的高性能纳米胶体动力电池具有寿命长、大电流放电等综合性能，解决现有动力力电池性能不足与低温启动能力差的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，电解液由以下重量份的原料组成：浓度为47％稀硫酸180份、纳米气相二氧化硅4份、聚丙烯酰胺0.02份、聚乙烯醇0.02份、α萘酚酸0.02份、纯水40份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为7nm、比表面积为175m/g，其中，所述稀硫酸的浓度为47％；该电解液的制备方法为：用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；将稀硫酸加热至30度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液；其中搅拌速度为2500r/min，搅拌时间为20min；本发明的高性能纳米胶体动力电池的制备方法为：将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

实施例2

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，电解液由以下重量份的原料组成：浓度为52％稀硫酸200份、纳米气相二氧化硅5份、聚丙烯酰胺0.05份、聚乙烯醇0.05份、α萘酚酸0.05份、纯水50份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为40nm、比表面积为225m/g，其中，所述稀硫酸的浓度为52％；该电解液的制备方法为：用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；将稀硫酸加热至40度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液；其中搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为30min；本发明的高性能纳米胶体动力电池的制备方法为：将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

实施例3

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，电解液由以下重量份的原料组成：浓度为49％稀硫酸190份、纳米气相二氧化硅4份、聚丙烯酰胺0.03份、聚乙烯醇0.03份、α萘酚酸0.03份、纯水40份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为10nm、比表面积为190m/g，其中，所述稀硫酸的浓度为49％；该电解液的制备方法为：用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；将稀硫酸加热至32度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液；其中搅拌速度为2600r/min，搅拌时间为23min；本发明的高性能纳米胶体动力电池的制备方法为：将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

实施例4

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，电解液由以下重量份的原料组成：浓度为50％稀硫酸200份、纳米气相二氧化硅5份、聚丙烯酰胺0.05份、聚乙烯醇0.04份、α萘酚酸0.02份、纯水40份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为20nm、比表面积为175m/g，其中，所述稀硫酸的浓度为52％；该电解液的制备方法为：用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；将稀硫酸加热至40度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液；其中搅拌速度为3000r/min，搅拌时间为30min；本发明的高性能纳米胶体动力电池的制备方法为：将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

实施例5

一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，电解液由以下重量份的原料组成：浓度为50％稀硫酸190份、纳米气相二氧化硅4.5份、聚丙烯酰胺0.04份、聚乙烯醇0.04份、α萘酚酸0.04份、纯水45份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为30nm、比表面积为200m/g，其中，所述稀硫酸的浓度为50％；该电解液的制备方法为：用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；将稀硫酸加热至35度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液；其中搅拌速度为2700r/min，搅拌时间为25min；本发明的高性能纳米胶体动力电池的制备方法为：将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。

对本发明制得的高性能纳米胶体动力电池进行性能检测，通过高低温启动性能、容量、循环寿命等，对比普通电池的性能优势，本发明电解液使用胶体电解质，不存在酸液分层现象，耐深放电性好，过放电后容量恢复性能佳；有较宽的温度使用方位和良好的低温放电性能；使用寿命长，充放电次数提高250次；容量大，在-10℃条件下,比传统电池容量提高40％；生产工艺更先进，保证全胶体生成,适应更宽的温度使用范围；而且本发明明显地提高了活性物质的利用率和循环寿命，由于纳米二氧化硅的应用，使得纳米胶体电池具有寿命长、大电流放电等综合性能，解决现有动力力电池性能不足与低温启动能力差的问题。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高性能纳米胶体动力电池，包括阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜、电解液和电池外壳，其特征在于，所述电解液由以下重量份的原料组成：浓度为47-52％稀硫酸180-200份、纳米气相二氧化硅4-5份、聚丙烯酰胺0.02-0.05份、聚乙烯醇0.02-0.05份、α萘酚酸0.02-0.05份、纯水40-50份，所述纳米气相二氧化硅的颗粒尺寸为7-40nm、比表面积为175-225m/g。

2.根据权利要求1所述的高性能纳米胶体动力电池，其特征在于：所述稀硫酸的浓度为47-52％。

3.一种如权利要求1所述的电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、用真空泵吸取纳米气相二氧化硅与纯水混合然后搅拌均匀，得到溶液A；

步骤二、将稀硫酸加热至30-40度并不断搅拌，然后依次加入稀硫酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、α萘酚酸混合均匀，冷却至常温，然后加入溶液A，继续搅拌得到纳米胶体电解液。

4.根据权利要求3所述的电解液的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为2500-3000r/min，搅拌时间为20-30min。

5.一种如权利要求1所述的高性能纳米胶体动力电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

第一步，将阳极板、阴极板、正极柱、负极柱、隔膜按常规操作装配到电池外壳内；

第二步，先将电池外壳内抽真空，然后再通过电池外内行程的负压将配制好的电解液吸入电池外壳内部，直至内部完全填满电解液，然后安装正负极即得高性能纳米胶体动力电池。