一种铅钙内化成胶体电解液及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种铅钙内化成胶体电解液，其各组份重量百分比为：气象二氧化硅?0.8～5%；硅酸钠?0.1～2%；无水硫酸钠1～2%；硫酸亚锡0.1～0.5%；羧甲基纤维素钠0.05～0.5%；三氧化二铋0.02～0.5%；磷酸?0.2～3%；硫酸?28～38%；其余为水。本发明还公开了一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法，使用该种胶体电解液制作的铅钙内化成电池，它改善了铅钙内化成电池的初期容量衰减效应，减缓正极活性物质的软化脱落，提高电池的深循环使用寿命；使用本申请配制方法配制的胶体电解液一致性好，胶体触变性好，胶体稳定性好。
【专利说明】一种铅钙内化成胶体电解液及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种铅钙内化成胶体电解液。
[0002]本发明还涉及一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法。
【背景技术】
[0003]自2013年底国家取消生产铅锑镉铅酸蓄电池以来，大多数铅酸蓄电池生产厂家由铅锑镉外化成向铅钙内化成电池转变，来顺应国家政策的要求。虽然铅钙电池克服了铅锑镉电池存在的板栅腐蚀快的问题，但同时也存在着初期(前50个循环)容量衰减快，寿命短，活性物质容易软化脱落的缺点，尤其是电池深放电，促使电池使用寿命急剧下降。
[0004]电解液的均匀性和胶体的触变性、稳定性对电池的一致性、和循环寿命等有着至关重要的作用。而纯粹的采用普通的机械搅拌方法配制的胶体电解液，容易出现各组分溶解不充分导致电解液不均匀，原材料的浪费，胶体稳定性不好，易出现分层的现象，使用这样的电解液制作的电池一致性较难控制，各组分难以完全发挥其在电池中的作用。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
【发明内容】
[0005]为解决上述铅钙内化成电池初期(前50个循环)容量衰减，正极活性物质软化脱落，深循环寿命短的问题，本发明提供一种寿命长的铅钙内化成胶体电解液。
[0006]本发明还提供一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法。制备出的胶体电解液一致性好、触变性好、稳定性好。
[0007]本发明采用的技术方案:
一种铅钙内化成胶体电解液，其各组份重量百分比为:
气象二氧化硅 0.8?5% ；
硅酸钠0.1?2% ；
无水硫酸钠I?2% ；
硫酸亚锡0.1?0.5% ；
羧甲基纤维素钠 0.05?0.5% ；
三氧化二铋0.02?0.5% ；
磷酸0.2?3% ；
硫酸28?38% ；
其余为水。
[0008]一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法，
a、将计量好的羧甲基纤维素钠加入到去离子水中，用高速剪切机剪切溶解，剪切机的转速为2500?3000r/min，剪切30?90min，得到羧甲基纤维素钠母液；
b、将1800-2500重量份的去离子水添加到配酸机中，开启循环，再将一定量的羧甲基纤维素钠母液添加到配酸机中，让羧甲基纤维素钠母液与水混合10?30min，再缓慢添加1600?2600重量份的质量浓度97%的分析纯浓硫酸，控制配酸过程中的最高温度为50?80°C，最终配制得到密度为1.35?1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸；
C、取1.300?1.400g/ml的稀酸5_10重量份于玻璃容器中，将玻璃容器放在超声波仪器中，开启超声波仪器搅拌，缓慢加入计量好的三氧化二铋，超声溶解20?40min，得到三氧化二铋溶解液；
d、向剪切机中加入500重量份的去离子水，开启设备，用吸粉装置将计量好的二氧化硅添加到剪切机中，剪切机转速为2500?3000r/min，高速剪切30?90min，得到二氧化硅水溶液；
e、向胶体电解液配制桶中添加1800?2500质量份的密度为1.35?1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸，开启搅拌，设置搅拌速度为15?50r/min，加入5?10质量份的溶解有三氧化二铋的稀硫酸，接着加入计量好的硅酸钠、无水硫酸钠、硫酸亚锡和磷酸，搅拌5?20min，使其充分溶解，再加入50?150质量份的二氧化硅水溶液，继续搅拌30?90min，并添加去离子水调节胶体酸密度为1.24?1.29g/ml,即可完成。
[0009]本发明的有益效果是:使用该种胶体电解液制作的铅钙内化成电池，它改善了铅钙内化成电池的初期容量衰减效应，减缓正极活性物质的软化脱落，提高电池的深循环使用寿命；按照以上方法配制的胶体酸具有一致性好，胶体触变性好，胶体稳定性好的特点。
【具体实施方式】
[0010]下述实施例仅用于说明本发明，但并不能限定本发明的保护范围。
[0011]实施例1-6为一种铅钙内化成胶体电解液的实施例。
[0012]实施例1
一种铅钙内化成胶体电解液，各组份重量百分比为:气象二氧化硅:1.5%，硅酸钠:
0.5%，无水硫酸钠:1.5%，硫酸亚锡:0.1%，羧甲基纤维素钠(CMC):0.08%,三氧化二铋:
0.1%，磷酸:0.8%，硫酸:34%，其余为水。
[0013]实施例2
一种铅钙内化成胶体电解液，各组份重量百分比为:气象二氧化硅:0.8%，硅酸钠:
1.5%，无水硫酸钠:1.2%，硫酸亚锡:0.15%，羧甲基纤维素钠(CMC):0.1%，三氧化二铋:
0.2%，磷酸:0.8%，硫酸:34%，其余为水。
[0014]实施例3
一种铅钙内化成胶体电解液，各组份重量百分比为:气象二氧化硅:3.5%，硅酸钠:
1.3%，无水硫酸钠:1.8%，硫酸亚锡:0.2%，羧甲基纤维素钠(CMC):0.05%,三氧化二铋:
0.3%，磷酸:0.8%，硫酸:35.5%，其余为水。
[0015]实施例4
一种铅钙内化成胶体电解液，其各组份重量百分比为:气象二氧化硅5%;硅酸钠
0.1% ;无水硫酸钠1% ;硫酸亚锡0.5% ;羧甲基纤维素钠0.5% ;三氧化二铋0.02% ;磷酸
0.2% ;硫酸28% ;其余为水。
[0016]实施例5
一种铅钙内化成胶体电解液，其各组份重量百分比为:气象二氧化硅4% ;硅酸钠2% ；无水硫酸钠 2% ;硫酸亚锡0.3% ;羧甲基纤维素钠0.3% ;三氧化二铋0.4% ;磷酸1% ;硫酸36%;其余为水。
[0017]实施例6
一种铅钙内化成胶体电解液，其各组份重量百分比为:气象二氧化硅5%;硅酸钠1.8% ;无水硫酸钠2% ;硫酸亚锡0.1?0.5% ;羧甲基纤维素钠0.4% ;三氧化二铋0.5% ;磷酸3%;硫酸38%;其余为水。
[0018]气相二氧化硅是一种比面积较大的颗粒状物质，与水融合后成为一种触变性极好的凝胶剂，可以有效的防止电解液的分层，利于电池充电后期的氧循环，降低电池的失水；硅酸钠是一种粘度较大的凝胶剂，与气象二氧化硅共同作用；
无水硫酸钠和硫酸亚锡，是强电解质，与硫酸铅有着同离子效应，抑制铅枝晶的生长，预防电池的枝晶短路，同时增加电解液的导电能力和提高电池的充电接受能力；
羧甲基纤维素钠(CMC)为凝胶促进剂和稳定剂，可使形成的胶体胶链结构在一定强度下保持稳定；
三氧化二铋可以吸附在活性物质的表面，并改善活性物质与板栅的接触，降低活性物质与板栅之间的阻抗，提高充电接受能力，消除极板的钝化，可以有效的改善铅钙电池的初期容量衰减的问题；
磷酸具有细化硫酸铅晶粒的作用，降低正极活性物质的软化脱落速度，提高电池的深循环使用寿命。
[0019]实施例7-9为铅钙内化成胶体电解液的制备方法的实施例。
[0020]实施例7
一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法，
a、将计量好的羧甲基纤维素钠加入到去离子水中，用高速剪切机剪切溶解，剪切机的转速为2500r/min,剪切30min,得到羧甲基纤维素钠母液；
b、将1800重量份的去离子水添加到配酸机中，开启循环，再将一定量的羧甲基纤维素钠母液添加到配酸机中，让羧甲基纤维素钠母液与水混合lOmin，再缓慢添加1600重量份的质量浓度97%的分析纯浓硫酸，控制配酸过程中的最高温度为50°C，最终配制得到密度为1.35g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸；
C、取1.300g/ml的稀酸5重量份于玻璃容器中，将玻璃容器放在超声波仪器中，开启超声波仪器搅拌，缓慢加入计量好的三氧化二铋，超声溶解20min，得到三氧化二铋溶解液；
d、向剪切机中加入500重量份的去离子水，开启设备，用吸粉装置将计量好的二氧化硅添加到剪切机中，剪切机转速为2500r/min，高速剪切30min，得到二氧化硅水溶液；
e、向胶体电解液配制桶中添加1800质量份的密度为1.35g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸，开启搅拌，设置搅拌速度为15r/min，加入5质量份的溶解有三氧化二铋的稀硫酸，接着加入计量好的硅酸钠、无水硫酸钠、硫酸亚锡和磷酸，搅拌5min，使其充分溶解，再加入50质量份的二氧化硅水溶液，继续搅拌30min，并添加去离子水调节胶体酸密度为1.24g/ml，即可完成。
[0021]实施例8
一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法，
a、将计量好的羧甲基纤维素钠加入到去离子水中，用高速剪切机剪切溶解，剪切机的转速为2800r/min,剪切60min,得到羧甲基纤维素钠母液； b、将2200重量份的去离子水添加到配酸机中，开启循环，再将一定量的羧甲基纤维素钠母液添加到配酸机中，让羧甲基纤维素钠母液与水混合20min，再缓慢添加2200重量份的质量浓度97%的分析纯浓硫酸，控制配酸过程中的最高温度为65°C，最终配制得到密度为1.38g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸；
C、取1.38g/ml的稀酸7重量份于玻璃容器中，将玻璃容器放在超声波仪器中，开启超声波仪器搅拌，缓慢加入计量好的三氧化二铋，超声溶解30min，得到三氧化二铋溶解液；
d、向剪切机中加入500重量份的去离子水，开启设备，用吸粉装置将计量好的二氧化硅添加到剪切机中，剪切机转速为2800r/min，高速剪切60min，得到二氧化硅水溶液；
e、向胶体电解液配制桶中添加2200质量份的密度为1.38g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸，开启搅拌，设置搅拌速度为35r/min，加入7质量份的溶解有三氧化二铋的稀硫酸，接着加入计量好的硅酸钠、无水硫酸钠、硫酸亚锡和磷酸，搅拌12min，使其充分溶解，再加入100质量份的二氧化硅水溶液，继续搅拌60min，并添加去离子水调节胶体酸密度为1.27g/ml,即可完成。
[0022]实施例9
一种铅钙内化成胶体电解液的制备方法，
a、将计量好的羧甲基纤维素钠加入到去离子水中，用高速剪切机剪切溶解，剪切机的转速为3000r/min,剪切90min,得到羧甲基纤维素钠母液；
b、将2500重量份的去离子水添加到配酸机中，开启循环，再将一定量的羧甲基纤维素钠母液添加到配酸机中，让羧甲基纤维素钠母液与水混合30min，再缓慢添加2600重量份的质量浓度97%的分析纯浓硫酸，控制配酸过程中的最高温度为80°C，最终配制得到密度为1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸；
C、取1.400g/ml的稀酸10重量份于玻璃容器中，将玻璃容器放在超声波仪器中，开启超声波仪器搅拌，缓慢加入计量好的三氧化二铋，超声溶解40min，得到三氧化二铋溶解液；
d、向剪切机中加入500重量份的去离子水，开启设备，用吸粉装置将计量好的二氧化硅添加到剪切机中，剪切机转速为3000r/min，高速剪切90min，得到二氧化硅水溶液；
e、向胶体电解液配制桶中添加2500质量份的密度为1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸，开启搅拌，设置搅拌速度为50r/min，加入10质量份的溶解有三氧化二铋的稀硫酸，接着加入计量好的硅酸钠、无水硫酸钠、硫酸亚锡和磷酸，搅拌20min，使其充分溶解，再加入150质量份的二氧化硅水溶液，继续搅拌90min，并添加去离子水调节胶体酸密度为
1.29g/ml,即可完成。
[0023]使用本发明胶体电解液制作的铅钙内化成电池，能有效的改善铅钙内化成电池的初期容量衰减效应，减缓正极活性物质的软化脱落，提高电池的深循环使用寿命。
[0024]使用本申请配制方法配制的胶体电解液一致性好，胶体触变性好，胶体稳定性好。
[0025]使用本发明胶体制作的12Ah内化成电池循环数据:
【权利要求】
1.一种铅钙内化成胶体电解液，其特征在于，其各组份重量百分比为: 气象二氧化硅0.8?5% ； 硅酸钠0.1?2% ； 无水硫酸钠I?2% ； 硫酸亚锡0.1?0.5% ； 羧甲基纤维素钠 0.05?0.5% ； 三氧化二铋0.02?0.5% ； 磷酸0.2?3% ； 硫酸28?38% ； 其余为水。
2.一种如权利要求1所述的铅钙内化成胶体电解液的制备方法，其特征在于: a、将计量好的羧甲基纤维素钠加入到去离子水中，用高速剪切机剪切溶解，剪切机的转速为2500?3000r/min，剪切30?90min，得到羧甲基纤维素钠母液； b、将1800-2500重量份的去离子水添加到配酸机中，开启循环，再将一定量的羧甲基纤维素钠母液添加到配酸机中，让羧甲基纤维素钠母液与水混合10?30min，再缓慢添加1600?2600重量份的质量浓度97%的分析纯浓硫酸，控制配酸过程中的最高温度为50?80°C，最终配制得到密度为1.35?1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸； C、取1.300?1.400g/ml的稀酸5_10重量份于玻璃容器中，将玻璃容器放在超声波仪器中，开启超声波仪器搅拌，缓慢加入计量好的三氧化二铋，超声溶解20?40min，得到三氧化二铋溶解液； d、向剪切机中加入500重量份的去离子水，开启设备，用吸粉装置将计量好的二氧化硅添加到剪切机中，剪切机转速为2500?3000r/min，高速剪切30?90min，得到二氧化硅水溶液； e、向胶体电解液配制桶中添加1800?2500质量份的密度为1.35?1.400g/ml含有羧甲基纤维素钠的稀硫酸，开启搅拌，设置搅拌速度为15?50r/min，加入5?10质量份的溶解有三氧化二铋的稀硫酸，接着加入计量好的硅酸钠、无水硫酸钠、硫酸亚锡和磷酸，搅拌5?20min，使其充分溶解，再加入50?150质量份的二氧化硅水溶液，继续搅拌30?90min，并添加去离子水调节胶体酸密度为1.24?1.29g/ml,即可完成。
【文档编号】H01M10/0525GK103943881SQ201410173311
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】沈维新 申请人:江苏苏中电池科技发展有限公司