CN111668557B - 一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液 - Google Patents

一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液及其制备方法，涉及铅酸蓄电池技术领域，该纳米胶体长寿命电池的胶体电解液包括以下按照重量份计的原料：硫酸900～940份、纳米二氧化硅7～10份、十二烷基硫酸钠0.15～0.35份、月桂基硫酸钠0.1～0.25份、聚乙烯醇0.05～0.09份、硫酸镁3～8份、硫酸亚锡2～6份、无水硫酸钠0.01～0.02份，本发明提供的胶体电解液的稳定性具有很大的提高，有效延长了铅酸蓄电池的寿命。

Description

一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体是一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液。
背景技术
目前铅酸蓄电池的应用领域非常广泛，例如起动用蓄电池，广泛用于汽车的起动、照明、点火；固定用蓄电池作为备用电源，广泛用于邮电、电站、医院等处；助力车用蓄电池，也是铅酸蓄电池应用的最多的场合之一；至于更广泛的用途，不胜枚举。
现有的铅酸蓄电池内的电解液大部分采用的是纳米二氧化硅胶体型电解液，纳米二氧化硅胶体型电解液在电池静置时，由于电解液内部没有对流，不同浓度的硫酸不能充分混合，必然会导致电解液的分层，造成电解液上下密度差，导致极板下部腐蚀会更快，失水也快，电池性能下降快，电池寿命缩短，这也是在日常生活中长时间的不使用电动车后，电动车的电瓶性能急速下降。
为了减少电解液分层造成的问题，现有技术中大部分采用的是在纳米二氧化硅胶体型电解液中添加聚丙烯酰胺的方法，来延长电池静置时电解液的分层时间，例如在授权公告号为CN103972591B的中国专利中公开了一种铅酸蓄电池纳米胶体电解液，所述电解液由以下组分按照重量份混合配制而成：硫酸950，纳米气相二氧化硅6～8，硫酸钾6～10，聚丙烯酰胺0.01～0.08，无水硫酸钠0.005～0.02；又如在授权公告号为CN101894979B的中国专利中公开了一种纳米胶体蓄电池电解液，包含下列重量组分：硫酸43.0～44.0；水54.8～55.8；纳米二氧化硅0.8～1.5；表面活性剂0.008～0.013；稳定剂0.05～0.10；抗内阻添加剂0.008～0.013；功能高分子材料0.02～0.04；又如在授权公告号为CN102522596B的中国专利中公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液，包含：40wt％～47wt％的硫酸；0.8wt％～1wt％的纳米二氧化硅；0.1wt％～0.5wt％的羟乙基纤维素；0.1wt％～0.5wt％的硫酸铵；0.1wt％～0.5wt％的磷酸；余量为水；又如在授权公告号为CN101740818B的中国专利中公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液。电解液由以下组分组成：硫酸、二氧化硅、硫酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、钼酸钠、钼酸钙、钼酸镁、钨酸钠、硫酸钾和去离子水；又如在授权公告号为CN105375068B的中国专利中公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液及配制方法，原料包括重量比为100：3～15：0.5～1.5的稀硫酸、硅基胶体母液和硫酸钠，所述硅基胶体母液的重量百分比组成为：纳米气相二氧化硅8％～12％、聚丙烯酰胺0.02％～0.04％、硅溶胶17％～26％；又如在授权公告号为CN101740818B的中国专利中公开了一种纳米硅胶体电解质和应用；该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、无水硫酸钠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。
虽然通过添加聚丙烯酰胺可以一定程度上延长电池静置时电解液的分层时间，但是其延长的分层时间有限，对于不经常使用电动车的用户来说，尤其是对可能几个月才用一次电动车的用户来说，电动车往往不是用坏的，而是放坏的，一次长时间不使用电动车，电动车的电瓶的性能就会大幅下降，一些用户的电动车电瓶由于静置时间过长，电瓶性能会有大幅下降，给用户正常使用电动车带来一些不便，因此为了满足不同用户的需求，需要研发出一种长时间静置后也不会分层的电解液，来进一步提高铅酸蓄电池的使用寿命以及性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，以解决现有技术中的胶体电解液容易分层而导致蓄电池寿命变短的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸900～940份、纳米二氧化硅7～10份、十二烷基硫酸钠0.15～0.35份、月桂基硫酸钠0.1～0.25份、聚乙烯醇0.05～0.09份、硫酸镁3～8份、硫酸亚锡2～6份、无水硫酸钠0.01～0.02份。
作为本发明进一步的方案：所述胶体电解液包括以下按照重量份计的原料：硫酸910～930份、纳米二氧化硅8～10份、十二烷基硫酸钠0.2～0.3份、月桂基硫酸钠0.15～0.2份、聚乙烯醇0.06～0.08份、硫酸镁4～7份、硫酸亚锡3～5份、无水硫酸钠0.01～0.02份。
作为本发明进一步的方案：所述胶体电解液包括以下按照重量份计的原料：硫酸920份、纳米二氧化硅9份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份、无水硫酸钠0.015份。
作为本发明进一步的方案：所述硫酸的浓度为42～48％，所述纳米二氧化硅为比表面积是190～225g/m2的纳米气相二氧化硅。
本发明的另一目的在于提供一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将纳米二氧化硅与纯水混合后，再添加无水硫酸钠，再次进行混合，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，搅拌混合，制得胶体电解液。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的纳米二氧化硅7～10份，无水硫酸钠0.01～0.02份，所述步骤二中的硫酸900～940份、十二烷基硫酸钠0.15～0.35份、月桂基硫酸钠0.1～0.25份、聚乙烯醇0.05～0.09份、硫酸镁3～8份、硫酸亚锡2～6份。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中的纳米二氧化硅9份，无水硫酸钠0.015份，所述步骤二中的硫酸920份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中纳米二氧化硅为比表面积是190～225g/m2的纳米气相二氧化硅，且通过真空泵吸取纳米二氧化硅与纯水混合。
作为本发明进一步的方案：所述纳米二氧化硅与纯水的质量比例为1：7～9。
作为本发明进一步的方案：所述步骤一中纳米二氧化硅与纯水采用5000～5500rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为20～26min，所述步骤一中添加无水硫酸钠后的搅拌速度为4200～4800rpm，搅拌时间为10～15min，所述步骤二中搅拌混合的速度为3600～4300rpm，搅拌时间为15～25min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的胶体电解液的稳定性具有很大的提高，有效延长了铅酸蓄电池的寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸940份、纳米气相二氧化硅10份、十二烷基硫酸钠0.35份、月桂基硫酸钠0.25份、聚乙烯醇0.09份、硫酸镁8份、硫酸亚锡6份、无水硫酸钠0.02份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是190g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：7，采用5000rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为20min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4200rpm，搅拌时间为10min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为42％，搅拌混合，搅拌混合的速度为3600rpm，搅拌时间为15min，制得胶体电解液。
实施例2：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸900份、纳米气相二氧化硅7份、十二烷基硫酸钠0.15份、月桂基硫酸钠0.1份、聚乙烯醇0.05份、硫酸镁3份、硫酸亚锡2份、无水硫酸钠0.01份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是225g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：9，采用5500rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为26min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4800rpm，搅拌时间为15min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为48％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4300rpm，搅拌时间为25min，制得胶体电解液。
实施例3：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸930份、纳米二氧化硅10份、十二烷基硫酸钠0.3份、月桂基硫酸钠0.2份、聚乙烯醇0.08份、硫酸镁7份、硫酸亚锡5份、无水硫酸钠0.02份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是200g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：8，采用5100rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为21min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4300rpm，搅拌时间为11min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为43％，搅拌混合，搅拌混合的速度为3700rpm，搅拌时间为16min，制得胶体电解液。
实施例4：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸910份、纳米二氧化硅8份、十二烷基硫酸钠0.2份、月桂基硫酸钠0.15份、聚乙烯醇0.06份、硫酸镁4份、硫酸亚锡3份、无水硫酸钠0.01份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是205g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：7.5，采用5200rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为23min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4400rpm，搅拌时间为12min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为44％，搅拌混合，搅拌混合的速度为3900rpm，搅拌时间为18min，制得胶体电解液。
实施例5：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸920份、纳米二氧化硅9份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份、无水硫酸钠0.015份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是200g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：8.5，采用5300rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为24min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4500rpm，搅拌时间为14min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为46％，搅拌混合，搅拌混合的速度为3900rpm，搅拌时间为19min，制得胶体电解液。
实施例6：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸900份纳米气相二氧化硅10份、十二烷基硫酸钠0.35份、月桂基硫酸钠0.25份、聚乙烯醇0.09份、硫酸镁8份、硫酸亚锡6份、无水硫酸钠0.02份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是215g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：7.5，采用5400rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为25min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4700rpm，搅拌时间为13min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为47％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4000rpm，搅拌时间为20min，制得胶体电解液。
实施例7：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸940份、纳米气相二氧化硅7份、十二烷基硫酸钠0.15份、月桂基硫酸钠0.1份、聚乙烯醇0.05份、硫酸镁3份、硫酸亚锡2份、无水硫酸钠0.01份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是200g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：9，采用5400rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为25min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4300rpm，搅拌时间为14min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为44％，搅拌混合，搅拌混合的速度为3600～4300rpm，搅拌时间为15～25min，制得胶体电解液。
实施例8：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸900份、纳米二氧化硅10份、十二烷基硫酸钠0.3份、月桂基硫酸钠0.2份、聚乙烯醇0.08份、硫酸镁7份、硫酸亚锡5份、无水硫酸钠0.02份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是215g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：9，采用5400rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为22min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4700rpm，搅拌时间为15min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为47％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4100rpm，搅拌时间为22min，制得胶体电解液。
实施例9：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸940份、纳米二氧化硅8份、十二烷基硫酸钠0.2份、月桂基硫酸钠0.15份、聚乙烯醇0.06份、硫酸镁4份、硫酸亚锡3份、无水硫酸钠0.01份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是205g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：8，采用5200rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为24min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4700rpm，搅拌时间为13min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为45％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4200rpm，搅拌时间为23min，制得胶体电解液。
实施例10：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸900份、纳米二氧化硅9份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份、无水硫酸钠0.015份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是220g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：8，采用5100rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为24min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4300rpm，搅拌时间为14min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为45％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4300rpm，搅拌时间为25min，制得胶体电解液。
实施例11：
一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，包括以下按照重量份计的原料：硫酸940份、纳米二氧化硅9份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份、无水硫酸钠0.015份，其中，纳米气相二氧化硅的比表面积是210g/m2。
其制备方法，包括以下步骤：
步骤一，通过真空泵吸取上述份量的纳米气相二氧化硅与纯水混合，纳米气相二氧化硅与纯水的质量比例为1：7，采用5200rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为23min，再添加上述份量的无水硫酸钠，再次进行混合，搅拌速度为4300rpm，搅拌时间为14min，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入上述份量的硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，其中硫酸的浓度为45％，搅拌混合，搅拌混合的速度为4300rpm，搅拌时间为22min，制得胶体电解液。
为了更好的说明本发明提供的胶体电解液的性能，以河南新黄河蓄电池有限公司生产的胶体电解液作为对照组，以本发明实施例1-11提供的胶体电解液作为实验组1-11，如下表所示：
静置1天 静置15天 静置30天
实验组1 不分层 不分层 不分层
实验组2 不分层 不分层 不分层
实验组3 不分层 不分层 不分层
实验组4 不分层 不分层 不分层
实验组5 不分层 不分层 不分层
实验组6 不分层 不分层 不分层
实验组7 不分层 不分层 不分层
实验组8 不分层 不分层 不分层
实验组9 不分层 不分层 不分层
实验组10 不分层 不分层 不分层
实验组11 不分层 不分层 不分层
对照组1 不分层 中度分层 明显分层
通过上表可知，本发明提供的胶体电解液的稳定性具有很大的提高，有效延长了铅酸蓄电池的寿命。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液，其特征在于，包括以下按照重量份计的原料：硫酸920份、纳米二氧化硅9份、十二烷基硫酸钠0.25份、月桂基硫酸钠0.18份、聚乙烯醇0.07份、硫酸镁5份、硫酸亚锡4份、无水硫酸钠0.015份；
步骤一，将纳米二氧化硅与纯水混合后，再添加无水硫酸钠，再次进行混合，制得溶液；
步骤二，将步骤一中制得的溶液依次加入硫酸镁、硫酸亚锡、聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、硫酸，搅拌混合，制得胶体电解液。
2.根据权利要求1所述的纳米胶体长寿命电池的胶体电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤一中纳米二氧化硅为比表面积是190～225g/m2的纳米气相二氧化硅，且通过真空泵吸取纳米二氧化硅与纯水混合。
3.根据权利要求2所述的纳米胶体长寿命电池的胶体电解液的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅与纯水的质量比例为1：7～9。
4.根据权利要求1所述的纳米胶体长寿命电池的胶体电解液的制备方法，其特征在于，所述步骤一中纳米二氧化硅与纯水采用5000～5500rpm的搅拌速度进行混合，混合时间为20～26min，所述步骤一中添加无水硫酸钠后的搅拌速度为4200～4800rpm，搅拌时间为10～15min，所述步骤二中搅拌混合的速度为3600～4300rpm，搅拌时间为15～25min。
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