CN113555611B - 一种铅酸电池用纳米胶体电解液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铅酸电池用纳米胶体电解液及其制备方法。所述电解液中含有纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水；纳米胶体溶液中含有硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水。将部分去离子水加入硅溶胶中加热溶解，无水硫酸钠加入剩余去离子水中加热溶解，溶解后的硅溶胶和无水硫酸钠溶液混合，然后加入聚乙二醇得到混合液；混合液乳化，得到纳米胶体溶液；将硫酸加入去离子水中稀释，然后加入羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠和聚天冬氨酸搅拌，完全溶解后加入纳米胶体溶液搅拌，得到纳米胶体电解液。本发明纳米胶体电解液能够使电池的性能明显提高，具有较好的应用前景。

Description

一种铅酸电池用纳米胶体电解液及其制备方法
一、技术领域：
本发明属于电化学领域，具体涉及一种铅酸电池用纳米胶体电解液及其制备方法。
二、背景技术：
胶体电解液是阀控式铅酸蓄电池的重要组成部分，近年来关于铅酸蓄电池用纳米胶体电解液的研究如火如荼。硅溶胶是纳米二氧化硅粒子在水中或溶剂中形成的胶体溶液，具有较大的比表面积和良好的吸附性，硅溶胶中的纳米二氧化硅粒子具有优良的性能，在低温下几乎没有热阻，而且导热性能良好，可有效避免铅酸蓄电池热失控现象的发生，其次纳米硅溶胶粒子在隔板以及活性物质表面形成凝胶的骨架结构，提供氧气复合通道，提高氧气的复合反应效率，减少蓄电池的失水，而且纳米二氧化硅胶体粒子在蓄电池放电时，可以作为硫酸铅结晶的晶种，使硫酸铅不会沉积在活性物质表面，减少硫酸铅晶体的团聚，起到细化硫酸铅晶粒的作用，从而提升电池的放电性能和循环寿命。为了提高电池的性能，本发明提供一种铅酸电池电解液用纳米胶体及其制备方法。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题是：为了提高电池的性能，本发明提供一种铅酸电池电解液用纳米胶体及其制备方法。铅酸蓄电池使用本发明的纳米硅溶胶电解液后，电池低温容量和大电流性能均有所提升，蓄电池在失水过程中的失水有所减少，电池的循环性能明显提高。
为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
本发明提供一种铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液原料组成中含有纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的2～6％、硫酸的加入量占电解液重量的66～68％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.2～0.4％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.08～0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.8～1.0％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.4～0.6％，余量为去离子水。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液原料组成中含有硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的43～45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7～8％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的1.5～2％，余量为去离子水。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，所述硅溶胶中纳米二氧化硅含量为22～24％、氧化钠含量为6.5～7.5％。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，所述聚乙二醇的平均分子量为570～630，pH为6.0～8.0，粘度为1.9～2.1mPas。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，所述去离子水的电导率≤2μs/cm。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，25℃条件下，硫酸的密度为1.400g/cm3。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，所述纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液，25℃条件下，所述纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
另外，提供一种铅酸电池用纳米胶体电解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
a、按照上述纳米胶体溶液的原料组成比例，称取硅溶胶、去离子水、聚乙二醇和无水硫酸钠；首先将部分去离子水加入硅溶胶中进行加热，加热至55～60℃，持续搅拌1～1.5h；然后将称取的无水硫酸钠加入剩余去离子水中进行加热，加热至60±2℃条件下，待无水硫酸钠完全溶解，持续搅拌1～1.5h，将搅拌后的硅溶胶和无水硫酸钠溶液进行混合，混合后加入聚乙二醇，加热至55～60℃，持续搅拌1～1.5h，得到混合液；所得混合液倒入乳化器中进行乳化，以6500～7000r/min的转速搅拌1.5～2h，得到纳米二氧化硅含量为10％的纳米胶体溶液；
b、按照上述电解液的原料组成比例，称取步骤a所得纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水；
将称取的硫酸加入去离子水中进行稀释，然后加入羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠和聚天冬氨酸进行搅拌，搅拌至所有添加剂完全溶解，然后在不断搅拌的条件下，缓慢加入步骤a制备所得的纳米胶体溶液，搅拌10～15min，得到纳米胶体电解液。
根据上述的铅酸电池用纳米胶体电解液的制备方法，步骤b中所得纳米胶体电解液在25℃条件下，其密度为1.260g/cm3。
本发明的积极有益效果：
1、铅酸电池采用本发明制备所得纳米胶体电解液，能够减少电池在循环过程中的失水量。
2、铅酸电池采用本发明制备所得纳米胶体电解液，能够增强电池的充电接受能力和低温、大电流放电性能。
3、铅酸电池采用本发明制备所得纳米胶体电解液，能够增强活性物质的比表面积，提高活性物质的利用率。
4、铅酸电池采用本发明制备所得纳米胶体电解液，能够细化硫酸铅晶粒，减缓电池因硫酸盐化而造成的早期容量损失。
四、具体实施方式：
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。
以下实施例中采用的硅溶胶中纳米二氧化硅含量为22～24％、氧化钠含量为6.5～7.5％；采用的聚乙二醇平均分子量为570～630，pH为6.0～8.0，粘度为1.9～2.1mPas；去离子水的电导率≤2μs/cm；25℃条件下，硫酸的密度为1.400g/cm3。
实施例1：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的4％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例2：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的2％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例3：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的3％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例4：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的6％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例5：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的4％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.8％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例6：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的4％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量1.0％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.5％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例7：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的4％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.4％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
实施例8：
本发明铅酸电池用纳米胶体电解液，以重量百分含量表示，所述电解液是由纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水组成，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的4％、硫酸的加入量占电解液重量的67％、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.3％、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.1％、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.9％、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.6％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体电解液调整至25℃条件下、纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液是由硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水组成，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的45％、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7.5％、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的2％，余量为去离子水；余量去离子水将纳米胶体溶液调整至纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10％。
本发明实施例1-8铅酸电池用纳米胶体电解液的制备方法，详细步骤如下：
a、按照实施例1-8任一实施例所述纳米胶体溶液的原料组成比例，称取硅溶胶、去离子水、聚乙二醇和无水硫酸钠；首先将部分去离子水加入硅溶胶中进行加热，加热至58℃，持续搅拌1.5h；然后将称取的无水硫酸钠加入剩余去离子水中进行加热，加热至60±2℃条件下，待无水硫酸钠完全溶解，持续搅拌1.5h，将搅拌后的硅溶胶和无水硫酸钠溶液进行混合，混合后加入聚乙二醇，加热至58℃，持续搅拌1.5h，得到混合液；所得混合液倒入乳化器中进行乳化，以6800r/min的转速搅拌2h，得到纳米二氧化硅含量为10％的纳米胶体溶液；
b、按照实施例1-8任一实施例所述电解液的原料组成比例，称取步骤a所得纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水；
将称取的硫酸加入去离子水中进行稀释，然后加入羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠和聚天冬氨酸进行搅拌，搅拌至所有添加剂完全溶解，然后在不断搅拌的条件下，缓慢加入步骤a制备所得的纳米胶体溶液，搅拌15min，得到纳米胶体电解液(所得纳米胶体电解液在25℃条件下，其密度为1.260g/cm3)。
取由上述实施例制备所得纳米胶体电解液进行加酸化成，化成后随机抽取电池按照国家标准GB/T22199.1-2017《电动助力车用阀控式铅酸蓄电池》进行相关性能检测(例如：电池前三次放电最高时间、大电流放电时间、-18℃低温放电时间、-10℃低温放电时间、100％DOD循环寿命、循环结束单次失水和正极活性物质比表面积)。
实施例1～实施例4制备所得纳米胶体电解液进行加酸化成性能检测数据详见表1。
表1实施例1-4所得纳米胶体电解液加酸化成相关性能检测数据
项目 实施例2 实施例3 实施例1 实施例4
前三次放电/min 134 135 137 133
大电流/min 26.5 26.7 27.7 26.9
-18℃/min 97 97 100 96
-10℃/min 103 104 106 103
100％DOD 330 350 360 320
单次失水g/次 0.23 0.21 0.18 0.18
比表面积m<sup>2</sup>/g 8.3 9.1 9.7 7.2
从表2检测结果可以看出，纳米胶体溶液在提升大电流和低温方面效果显著，并且电池在循环过程中失水量减少，比表面积有所增加，比表面积越大，表明活性物质有更多的孔道，在大电流放电时提升离子的迁移速度，同时增加活性物质的利用率，激发极板深处的活性物质，但是添加量过高时，影响电池的化成效果，最终正极板表面存在未转化完成的硫酸铅，当添加量为4％时，电池性能最好。
实施例1、5-6制备所得纳米胶体电解液进行加酸化成相关性能检测数据详见表2。
表2实施例1、5-6所得纳米胶体电解液加酸化成相关性能检测数据
项目 实施例5 实施例1 实施例6
前三次放电/min 134 137 135
大电流/min 26.5 27.7 25.7
-18℃/min 97 100 96
-10℃/min 101 106 100
100％DOD 350 360 340
单次失水g/次 0.22 0.18 0.20
比表面积m<sup>2</sup>/g 9.3 9.7 8.6
由表2检测结果可以看出，在电解液中加入无水硫酸钠，增加硫酸根的离子浓度，防止硫酸铅的沉积或者结晶，当添加量偏高，充电阶段一部分硫酸根沉积在极板表面，堵塞极板表面的微孔，影响高倍率放电时离子的通过速率。
实施例1、7-8制备所得纳米胶体电解液进行加酸化成相关性能检测数据详见表3。
表3实施例1、7-8所得纳米胶体电解液加酸化成相关性能检测数据
项目 实施例7 实施例1 实施例8
前三次放电/min 137 137 135
大电流/min 27.1 27.7 26.9
-18℃/min 100 100 94
-10℃/min 105 106 100
100％DOD 350 360 345
单次失水g/次 0.19 0.18 0.21
比表面积m<sup>2</sup>/g 8.7 9.7 9.2
由表3检测结果可以看出，聚天冬氨酸的添加影响电池的初放电容量，随着循环次数的增加，容量逐渐恢复正常，降低电池的自放电，细化硫酸铅晶粒。
由上述检测结果表明，铅酸电池采用本发明纳米胶体电解液，电池前三次放电最高137min，大电流放电时间为27.7min，-18℃低温放电时间为100min，-10℃低温时间为106min，100％DOD循环寿命360次，循环结束单次失水0.18g/次，正极活性物质比表面积9.7m2/g。本发明所述的纳米胶体电解液能够使电池的性能明显提高，具有较好的应用前景。

Claims (4)

1.一种铅酸电池用纳米胶体电解液，其特征在于，以重量百分含量表示，所述电解液的原料组成中含有纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水，所述纳米胶体溶液的加入量占电解液重量的2～6%、硫酸的加入量占电解液重量的66～68%、羟甲基纤维素的加入量占电解液重量的0.2～0.4%、硫酸亚锡的加入量占电解液重量的0.08～0.1%、无水硫酸钠的加入量占电解液重量的0.8～1.0%、聚天冬氨酸的加入量占电解液重量的0.4～0.6%，余量为去离子水；
以重量百分含量表示，所述纳米胶体溶液原料组成中含有硅溶胶、无水硫酸钠、聚乙二醇和去离子水，所述硅溶胶的加入量占纳米胶体溶液重量的43～45%、无水硫酸钠的加入量占纳米胶体溶液重量的7～8%、聚乙二醇的加入量占纳米胶体溶液重量的1.5～2%，余量为去离子水；
所述硅溶胶中纳米二氧化硅含量为22～24%、氧化钠含量为6.5～7.5%；所述聚乙二醇的平均分子量为570～630，pH为6.0～8.0，粘度为1.9～2.1mPas；所述纳米胶体溶液中最终纳米二氧化硅的含量为10%；25℃条件下，所述纳米胶体电解液的酸密度为1.260g/cm3。
2.根据权利要求1所述的铅酸电池用纳米胶体电解液，其特征在于：所述去离子水的电导率≤2μs/cm。
3.根据权利要求1所述的铅酸电池用纳米胶体电解液，其特征在于：25℃条件下，硫酸的密度为1.400g/cm3。
4.一种铅酸电池用纳米胶体电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
a、按照权利要求1所述纳米胶体溶液的原料组成比例，称取硅溶胶、去离子水、聚乙二醇和无水硫酸钠；首先将部分去离子水加入硅溶胶中进行加热，加热至55～60℃，持续搅拌1～1.5h；然后将称取的无水硫酸钠加入剩余去离子水中进行加热，加热至60±2℃条件下，待无水硫酸钠完全溶解，持续搅拌1～1.5h，将搅拌后的硅溶胶和无水硫酸钠溶液进行混合，混合后加入聚乙二醇，加热至55～60℃，持续搅拌1～1.5h，得到混合液；所得混合液倒入乳化器中进行乳化，以6500～7000r/min的转速搅拌1.5～2h，得到纳米二氧化硅含量为10%的纳米胶体溶液；
b、按照权利要求1中所述电解液的原料组成比例，称取步骤a所得纳米胶体溶液、硫酸、羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠、聚天冬氨酸和去离子水；
将称取的硫酸加入去离子水中进行稀释，然后加入羟甲基纤维素、硫酸亚锡、无水硫酸钠和聚天冬氨酸进行搅拌，搅拌至所有添加剂完全溶解，然后在不断搅拌的条件下，缓慢加入步骤a制备所得的纳米胶体溶液，搅拌10～15min，得到纳米胶体电解液。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0537373A1 (en) * 1991-10-12 1993-04-21 Lianxiang Wang High capacity colloidal storage battery, a colloidal electrolyte used in it, and the process for producing them

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1036479A (zh) * 1988-04-05 1989-10-18 河南省济源县高氯产品工业公司 铅蓄电池硅凝胶剂的制备方法
CN1021787C (zh) * 1990-04-26 1993-08-11 王莲香 高电容量胶体电解质及制法
CN1066937A (zh) * 1991-04-23 1992-12-09 安康市蓄电池厂 一种硅胶蓄电池及其制作方法
CN101882694B (zh) * 2010-06-21 2012-06-20 冯家齐 一种铅酸蓄电池的电解液及其制备方法
CN101908650B (zh) * 2010-08-06 2013-03-13 天能电池集团有限公司 一种动力用铅酸蓄电池胶体电解液
CN102013522B (zh) * 2010-11-15 2012-11-21 江苏贝思特动力电源有限公司 一种铅酸蓄电池用胶体电解质
CN102208690A (zh) * 2011-05-13 2011-10-05 华南师范大学 一种铅酸蓄电池用胶体电解液及其制备方法
CN103531850A (zh) * 2013-09-23 2014-01-22 超威电源有限公司 一种铅酸蓄电池电解液
CN104091968A (zh) * 2014-07-31 2014-10-08 浙江天能电池江苏新能源有限公司 能提高铅酸电池寿命的胶体电解液
CN105514503B (zh) * 2016-02-03 2018-03-20 广东猛狮新能源科技股份有限公司 铅酸蓄电池的胶体电解质及其制备方法
CN109755664A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 张志炜 一种硅胶蓄电池及其制作方法
US20210057778A1 (en) * 2019-08-19 2021-02-25 Zhejiang The Light Of Heaven-Earth Battery Manufacturing Co., Ltd. Electrolyte Solution of Lead-Crystal Storage Battery, Preparation Method Thereof, and Lead-Crystal Storage Battery
CN111668557B (zh) * 2020-04-29 2022-03-18 广东英业达电子有限公司 一种纳米胶体长寿命电池的胶体电解液

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0537373A1 (en) * 1991-10-12 1993-04-21 Lianxiang Wang High capacity colloidal storage battery, a colloidal electrolyte used in it, and the process for producing them

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