CN114520375A - 一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空气分离机技术领域，尤其是一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，针对不具有保液功能问题，现提出以下方案，包括以下按照百分比的原料：5‑30％的导电介质、2‑30％的凝胶质、5‑10％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.5‑1.5％、3‑6％和2‑4％。本发明具有很好的保液能力、不容易挥发，且电解质不是液态，可以任意角度摆放，不会因倒置而流出，使用更加方便。

Description

一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质
技术领域
本发明涉及空气分离机技术领域，尤其涉及一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质。
背景技术
人们发现在深低温下空气也能液化，并因氧、氮沸点不同，可以从液化空气中分离出氧气和氮气，因此发明出空气分离机。空气分离机就是将空气液化、精馏、最终分离成为氧、氮和其他有用气体的气体分离设备，它的最低工作温度为77K。智能制造、高端装备制造、新能源汽车制造等领域需要纯氧气进行金属的气焊和切割，氮肥工业等需要纯氮气，因此空气分离机在多数领域均应用较广。
空气分离机使用的电池内需要填充电解质，但是现有的空气分离机用的电解质为液体状态，容易挥发造成浪费，且液体的电解质无法任意角度摆放，会因倒置而流出，使用较为不便。
发明内容
基于背景技术中提出的不具有保液功能的技术问题，本发明提出了一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质。
本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，包括以下按照百分比的原料：5-30％的导电介质、2-30％的凝胶质、5-10％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.5-1.5％、3-6％和2-4％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
优选地，包括以下按照百分比的原料：10-30％的导电介质、5-30％的凝胶质、6-9％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.6-1.3％、4-6％和2.5-3.5％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
优选地，包括以下按照百分比的原料：28％的导电介质、25％的凝胶质、9％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为1％、5％和3％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
优选地，所述碳酸盐和硫酸盐的比例为1：(1.5-2.0)，所述气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂的比例为(3-8)：(1-3)：(2-5)。
优选地，所述碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂的比例为(4-6)：(3-5)：(1-5)，所述硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂的比例为(3-8)：(2-6)：(2-3)。
优选地，所述分散剂为HPMA或硬脂酰胺与高级醇的混合物，所述增稠剂为氯化铵或单乙醇胺氯化物，所述保湿剂为丙三醇、丁二醇或聚乙二醇。
优选地，所述气相二氧化硅的粒径为10-30nm，气相二氧化硅的比表面积为200-300m2/g。
优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为25-35nm，纳米二氧化硅的比表面积为150-300m2/g。
本发明中的有益效果为：
1、该一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，导电介质中的液体物质都被凝胶质通过化学键结合，形成凝胶态电解质，凝胶状态使电解质具有很好的保液能力、不容易挥发，且电解质不是液态，可以任意角度摆放，不会因倒置而流出，使用更加方便。
2、该一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，因添加有增稠剂和保湿剂，增稠剂使电解质的粘稠度更高，电解质的凝胶状态更加稳固，且配合保湿剂的保湿作用，使电解质具有更好的保液能力、更加不容易挥发。
3、该一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，电解质在凝固为固体状态时收缩会产生很多微小的收缩裂缝，这些裂缝可以透过充电时产生的气体，弥补了凝胶态电解质无法穿过气体的缺点，实用性更高。
4、该一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，制备方法简单易行，成本低廉，易于工业化放大生产，所制备的凝胶态电解质具有普适性，易大规模产业化生产；不可燃性的二氧化硅添加剂和水系电解液极大地降低了电池发生安全事故的风险，电解质中不含会严重污染环境的或严重危害健康的有害物质，绿色环保、安全可靠。
该电解质中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质的主成分图；
图2为本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质的导电介质成分图；
图3为本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质的凝胶质成分图；
图4为本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质的助剂成分图；
图5为本发明提出的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质的制备流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
实施例1
参照图1-5，一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，包括以下按照百分比的原料：5-30％的导电介质、2-30％的凝胶质、5-10％的助剂和余量的水，导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.5-1.5％、3-6％和2-4％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
参照图1-5，本发明中，碳酸盐和硫酸盐的比例为1：(1.5-2.0)，气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂的比例为(3-8)：(1-3)：(2-5)。
参照图1-5，本发明中，碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂的比例为(4-6)：(3-5)：(1-5)，硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂的比例为(3-8)：(2-6)：(2-3)。
参照图1-5，本发明中，分散剂为HPMA或硬脂酰胺与高级醇的混合物，增稠剂为氯化铵或单乙醇胺氯化物，保湿剂为丙三醇、丁二醇或聚乙二醇。
参照图1-5，本发明中，气相二氧化硅的粒径为10-30nm，气相二氧化硅的比表面积为200-300m2/g。
参照图1-5，本发明中，纳米二氧化硅的粒径为25-35nm，纳米二氧化硅的比表面积为150-300m2/g。
实施例2
参照图1-5，一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，包括以下按照百分比的原料：10-30％的导电介质、5-30％的凝胶质、6-9％的助剂和余量的水，导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.6-1.3％、4-6％和2.5-3.5％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
参照图1-5，本发明中，碳酸盐和硫酸盐的比例为1：(1.5-1.9)，气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂的比例为(3-7)：(1.5-3)：(2-4)。
参照图1-5，本发明中，碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂的比例为(4.5-6)：(3-4.5)：(1-1.5)，硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂的比例为(3.5-8)：(2-5.5)：(2.1-5.8)。
参照图1-5，本发明中，分散剂为HPMA或硬脂酰胺与高级醇的混合物，增稠剂为氯化铵或单乙醇胺氯化物，保湿剂为丙三醇、丁二醇或聚乙二醇。
参照图1-5，本发明中，气相二氧化硅的粒径为15-25nm，气相二氧化硅的比表面积为230-280m2/g。
参照图1-5，本发明中，纳米二氧化硅的粒径为25-35nm，纳米二氧化硅的比表面积为160-270m2/g。
实施例3
参照图1-5，一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，包括以下按照百分比的原料：28％的导电介质、25％的凝胶质、9％的助剂和余量的水，导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为1％、5％和3％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
参照图1-5，本发明中，碳酸盐和硫酸盐的比例为1：1.8，气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂的比例为6：2.5：3。
参照图1-5，本发明中，碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂的比例为5.5：4：1.4，硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂的比例为7：4.5：2.5。
参照图1-5，本发明中，分散剂为HPMA或硬脂酰胺与高级醇的混合物，增稠剂为氯化铵或单乙醇胺氯化物，保湿剂为丙三醇、丁二醇或聚乙二醇。
参照图1-5，本发明中，气相二氧化硅的粒径为20nm，气相二氧化硅的比表面积为260m2/g。
参照图1-5，本发明中，纳米二氧化硅的粒径为30nm，纳米二氧化硅的比表面积为250m2/g。
导电介质中的液体物质都被凝胶质通过化学键结合，形成凝胶态电解质，凝胶状态使电解质具有很好的保液能力、不容易挥发，且电解质不是液态，可以任意角度摆放，不会因倒置而流出，使用更加方便；因添加有增稠剂和保湿剂，增稠剂使电解质的粘稠度更高，电解质的凝胶状态更加稳固，且配合保湿剂的保湿作用，使电解质具有更好的保液能力、更加不容易挥发；电解质在凝固为固体状态时收缩会产生很多微小的收缩裂缝，这些裂缝可以透过充电时产生的气体，弥补了凝胶态电解质无法穿过气体的缺点，实用性更高；制备方法简单易行，成本低廉，易于工业化放大生产，所制备的凝胶态电解质具有普适性，易大规模产业化生产；不可燃性的二氧化硅添加剂和水系电解液极大地降低了电池发生安全事故的风险，电解质中不含会严重污染环境的或严重危害健康的有害物质，绿色环保、安全可靠
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，包括以下按照百分比的原料：5-30％的导电介质、2-30％的凝胶质、5-10％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.5-1.5％、3-6％和2-4％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
2.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，包括以下按照百分比的原料：10-30％的导电介质、5-30％的凝胶质、6-9％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为0.6-1.3％、4-6％和2.5-3.5％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
3.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，包括以下按照百分比的原料：28％的导电介质、25％的凝胶质、9％的助剂和余量的水，所述导电介质包括碳酸盐和硫酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂，所述硫酸盐包括硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂，所述凝胶质包括气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂，所述助剂包括分散剂、增稠剂和保湿剂，所述分散剂、增稠剂和保湿剂的百分比分别为1％、5％和3％；
电解质具体制备步骤如下：(1)将导电介质加入水中，并加入分散剂进行充分搅拌，使导电介质与水混合充分溶解；(2)在水溶液中加入凝胶质、增稠剂和保湿剂，在高剪切乳化机高速乳化分散，形成流动态乳状液体；(3)将乳状液体加入到电解质腔，5-10个小时即慢慢凝固为固体状态，并且同时会微小的收缩，产生很多微小的收缩裂缝。
4.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，所述碳酸盐和硫酸盐的比例为1：(1.5-2.0)，所述气相二氧化硅、纳米二氧化硅和硅酸镁锂的比例为(3-8)：(1-3)：(2-5)。
5.根据权利要求4所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，所述碳酸钾、碳酸钠和碳酸锂的比例为(4-6)：(3-5)：(1-5)，所述硫酸钾、硫酸钠和硫酸锂的比例为(3-8)：(2-6)：(2-3)。
6.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，所述分散剂为HPMA或硬脂酰胺与高级醇的混合物，所述增稠剂为氯化铵或单乙醇胺氯化物，所述保湿剂为丙三醇、丁二醇或聚乙二醇。
7.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，所述气相二氧化硅的粒径为10-30nm，气相二氧化硅的比表面积为200-300m2/g。
8.根据权利要求1所述的一种空气分离机用的具有保液功能的凝胶态电解质，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为25-35nm，纳米二氧化硅的比表面积为150-300m2/g。
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