CN1324754C - 铅酸蓄电池胶体电解质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铅酸蓄电池胶体电解质，其主要由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅(SiO2)、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，各成份重量比为：水40-50%，硫酸28-33%、纳米级气相二氧化硅3-10%、硫酸钾1-5%、磷酸2-9%、聚丙烯酰氨3-6%、多元醇0.5-1%。本发明胶体电解质具有良好的触变性、胶凝性与流变性，配制与灌注工艺简单，彻底解决铅酸蓄电池漏液现象，适应小电流深循环放电使用要求，并能提高电池使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解质，具体地说一种铅酸蓄电池胶体电解质。
背景技术
我们知道，自80年代，AGM式阀控密封铅酸蓄电池未进入市场以来，由于其环保性较传统富液电池有了很大改进，很快在各行各业取得了长足的应用和发展。尤其是近几年，随着通讯技术的飞速发展，AGM密封铅酸蓄电池的需求量也得到了空前的提高，在通讯领域已经基本取代富液式铅酸蓄电池。然而经过十几年的使用实践证实，AGM密封电池也存在很多缺点，有待于改进。1、密封性：AGM密封铅酸蓄电池1971年问世，经历了一百多年的历史铅酸蓄电池终于实现了密封，然而目前市场上所有电池厂家的产品都不同程度的存在漏液或爬酸现象，一方面影响寿命，另一方面污染环境、破坏连接。2、小电流深循环放电使用：考虑到今后扩容的需要，移动、联通通讯基站一般选用蓄电池容量较大，而实际负荷电流较小，交流停电后，蓄电池往往处于小电流放电状态。移动、联通通讯基站如今已基本遍布全国各地，供电条件等等不一，在经常停电地区，蓄电池处于小电流长时间放电状态，往往导致过放电，极板生成致密结构的PbSO4，这种结构的PbSO4活性很低，再次充电很难完全转化成PbO2，因而电池容量下降，低于80％额定容量，就判为报废电池，蓄电池组寿命提前终止。目前市场上也有个别厂家推出胶体电解质蓄电池，有的还申请胶体电解质专利，如94110192.4公布了一种胶体电解质，其配制成分和重量份比例为硅胶体5～15、硫酸20～55、纯碱0.05～1、水30～70，将各组分稀释混合调配，解决了传统电解液存在易泄漏、排放有害气体、易损坏工件和使用不安全等问题。但上述组成的电解质和现有的胶体电解质普遍存在触变性差的问题，有的凝胶不好，有的凝胶好但加胶难。有的胶体电解质灌注后出现龟裂，虽然实现了蓄电池的密封，但对其寿命却有弊无利。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种具有良好的触变性、胶凝性与流变性，配制与灌注工艺简单，彻底解决铅酸蓄电池漏液现象，适应小电流深循环放电使用要求，并能提高电池使用寿命的铅酸蓄电池胶体电解质。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种铅酸蓄电池胶体电解质，其特征是：其主要由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅(SiO2)、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，各成份重量比为：水40-50％，硫酸28-33％、纳米级气相二氧化硅3-10％、硫酸钾1-5％、磷酸2-9％、聚丙烯酰氨3-6％、多元醇0.5-1％。
本发明配制方法：先将磷酸、硫酸钾倒入水中，然后将气相二氧化硅倒入，最后加入聚丙烯酰氨和多元醇。硫酸溶液在灌注电解质前加入。灌注方法是将胶体电解质倒入搅拌桶内搅拌1分钟后，即可用普通的容器将胶加入蓄电池内，无需专用的灌装设备。
本发明胶体电解质由于采用有机高分子键合功能基团的方法，结合纳米技术，其基础结构为数十纳米级的环状基团，对硫酸离子的有序排列起到特别的吸附作用，降低硫酸表面腐蚀力及增强硫酸的电化学活性，在常温下呈流变性良好的液状。对照现有技术，小电流深循环放电时SiO2胶能有效改善PbSO4晶型，提高其活性，避免蓄电池容量损失，小电流深循环放电不会影响蓄电池寿命。铅酸蓄电池加入胶体电解质可实现富液设计，使蓄电池实现长寿命和彻底实现密封，任何情况下无漏液。本发明具备良好的触变性与流变性，胶体电解质的配制与灌注工艺简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
本发明铅酸蓄电池胶体电解质主要由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅(SiO2)、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，各成份重量比为：水40-50％，硫酸28-33％、纳米级气相二氧化硅3-10％、硫酸钾1-5％、磷酸2-9％、聚丙烯酰氨3-6％、多元醇0.5-1％。本发明配制方法：先将磷酸、硫酸钾倒入水中，然后将气相二氧化硅倒入，最后加入聚丙烯酰氨和多元醇。硫酸溶液在灌注电解质前加入。灌注方法是将胶体电解质倒入搅拌桶内搅拌1分钟后，即可用普通的容器将胶加入蓄电池内，无需专用的灌装设备。
上述组成配方中稀硫酸做电解质，水与硫酸是铅酸蓄电池最基本的电解液。纳米级气相二氧化硅(SiO2)是胶体电解液中的凝胶剂。硫酸钾可有效提高铅酸蓄电池的充电接受能力，磷酸作为抗内阻添加剂可提高铅酸蓄电池循环放电能力。聚丙烯酰氨是胶体电解质的稳定剂。多元醇作为表面活性剂，对增加极板容量和抗硫酸盐化有独到作用。
本发明采用有机高分子键合功能基团的方法，结合纳米技术，其基础结构为数十纳米级的环状基团，对硫酸离子的有序排列起到特别的吸附作用，降低硫酸表面腐蚀力及增强硫酸的电化学活性，在常温下呈流变性良好的液状。它的原理是利用水溶纳米级气相二氧化硅的触变性与一定浓度的稀硫酸聚合反应，生成具有三维网络结构的聚合体，每个二氧化硅环由17个硅-氧四面体组成，形成16个圆环。环外有游离顶点氧，被生成的羟基保护着，可阻止Si-O进一步键合。在静止状态，各个二氧化硅环键之间由羟基生成H键连接，形成稳定的三维网状结构，表现为凝胶状态。相同于AGM隔板载体一样，在网状结构的空隙里储存着大量的硫酸溶液，形成疏松稳定的空架结构。当有外力作用时，三维网状结构被破坏，硫酸溶液被释放，呈良好的流动状态。外力一旦消失，三维网状结构又重新建立，硫酸溶液再次被包裹，其结构的形成和分散是完全可逆的。
本发明是有效地解决了胶体电解质的凝胶好与加胶难的矛盾，使胶体具有良好的触变性，在加注电池前具有良好的流动性，粘度低，有利于灌装，加入电池后在电场作用下，胶粒间的吸附能成倍数的扩大，进行迅速凝胶。本发明还采用高分子电场控释原理，保障了胶体表面不龟裂，从而达到延长蓄电池寿命的目的。
实施例1：一种铅酸蓄电池胶体电解质，其主要是由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅(SiO2)、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，各成份重量比为：水48％，硫酸28％、纳米级气相二氧化硅8％、硫酸钾2％、磷酸9％、聚丙烯酰氨4％、丙三醇1％。
其配制方法是先将磷酸、硫酸钾倒入水中，然后将气相二氧化硅倒入，最后加入聚丙烯酰氨和多元醇。硫酸溶液在灌注电解质前加入。灌注方法是将胶体电解质倒入搅拌桶内搅拌1分钟后，即可用普通的容器将胶加入蓄电池内，无需专用的灌装设备。
本铅酸蓄电池胶体电解质具有良好的触变性、胶凝性与流变性，配制与灌注工艺简单，彻底解决铅酸蓄电池漏液现象，适应小电流深循环放电使用要求，并能提高电池使用寿命。
实施例2：一种铅酸蓄电池胶体电解质，其主要由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅(SiO2)、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，各成份重量比为：水45％，硫酸33％、纳米级气相二氧化硅6％、硫酸钾4.5％、磷酸5％、聚丙烯酰氨6％、多元醇0.5％。其配制方法是先将磷酸、硫酸钾倒入水中，然后将气相二氧化硅倒入，最后加入聚丙烯酰氨和多元醇。硫酸溶液在灌注电解质前加入。灌注方法是将胶体电解质倒入搅拌桶内搅拌1分钟后，即可用普通的容器将胶加入蓄电池内，无需专用的灌装设备。
本铅酸蓄电池胶体电解质具有良好的触变性、胶凝性与流变性，配制与灌注工艺简单，彻底解决铅酸蓄电池漏液现象，适应小电流深循环放电使用要求，并能提高电池使用寿命。
Claims (1)
1.一种铅酸蓄电池胶体电解质，其特征是：其主要由硫酸、纳米级气相二氧化硅、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成，基于胶体电解质的重量各成份重量比为：水40-50％、硫酸28-33％、纳米级气相二氧化硅3-10％、硫酸钾1-5％、磷酸2-9％、聚丙烯酰氨3-6％、多元醇0.5-1％。
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