铅酸蓄电池的胶体电解质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铅酸蓄电池使用的胶体电解质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 胶体电池由于其长寿命、低失水率、低自放电率等优势，渐渐成为电池行业的一种 潮流新技术，并逐渐取代传统的液体电池技术。胶体电池的最关键技术之一就是胶体电解 质技术。目前采用的胶体电解质主要有气相二氧化硅和硅溶胶两种材料，目前国内较多采 用的还是硅溶胶，主要原因就是气相二氧化硅的颗粒小，仅几纳米到几十纳米，并且该气相 二氧化硅在出厂时进行压缩包装，小颗粒的气相二氧化硅团聚在一起，要将这么小的颗粒 均匀的分散存在较大的困难，而且配制出来的电解质粘度较大，流动性较差，增加加入电池 难度，而硅溶胶的主要是硅酸钠纯化制得的二氧化硅水溶液，其渗透性、分散性均较好。但 是硅溶胶具有凝胶效果较差、容易水化等缺点。而气相二氧化硅的凝胶效果好，且在电池的 使用过程中凝胶状态非常稳定，不容易水化等优点。
[0003] 目前传统的气相二氧化硅配制及灌加工艺主要采用较低含量的气相二氧化硅在 硫酸电解液中浸泡，然后低速搅拌分散。该种方法不能将气相二氧化硅团聚在一起的颗粒 分散开来，造成电解质粘度大，灌加困难。
[0004] CN1051107A公开一种硅质胶状铅酸蓄电池电解质，由硅溶胶、硫酸、平平加、水配 制而成的凝胶体，其重量比为Si〇25~8%。
[0005] 0价056019六公开的胶体电解质中二氧化硅3-9.9%。
[0006] CN1080435A公开的电解质含有5 · 25~9 · 5%的Si〇2。
[0007] CN1084319A公开的铅酸蓄电池用的胶体电解质由硫酸、硅溶胶、碱金属氢氧化物 的溶液构成。
[0008] CN1536704A公开一种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、聚丙烯酰氨、磷酸、多元醇活性剂配制而成。
[0009] CN101242006A公开的铅酸蓄电池用胶体电解质，由硫酸、凝胶体、丙三醇等和去离 子水混合而成。
[0010] CN101291002A公开的铅酸蓄电池胶体电解质，包括硫酸、纳米级二氧化硅、高分子 稳定剂、超细玻璃纤维、硼酸、磷酸、硫酸钠和水。
[0011] CN101908649A公开的铅酸蓄电池用胶体电解质包括气相二氧化硅、聚乙二醇、三 氧化二铋、三氧化二锑、硫酸亚锡、磷酸、无水硫酸钠、硫酸和水。
[0012] CN102013521A公开一种用于铅酸蓄电池中的硅混溶胶胶体电解液，包括硫酸溶 液，浓度为40 %的硅溶胶，气相二氧化硅，且硅混溶胶胶体电解液中总的二氧化硅含量为 5%。但由于二氧化硅含量较高，电解质粘度大，凝胶时间过短，灌加困难，其低温放电能力 较差。
[0013] CN102013522A公开一种铅酸蓄电池用胶体电解质，该电解质由硫酸、纳米级气相 二氧化硅、硫酸钠、羟丙基甲基纤维素、丙烯酰胺、硫酸钠、聚乙二醇、香蓝素、钾皂和纯水组 成。
[0014] CN102201599A公开一种矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，由稀 硫酸、粒径为9~50nm的二氧化硅、磷酸、活性添加剂按重量份组成，活性添加剂是甘油三酯 和香豆素按重量比1:1组成。
[0015] CN102231443A公开一种动力铅酸蓄电池用胶体电解质及其制备方法。硫酸、二氧 化硅、聚丙烯腈钠盐、聚丙烯酸、导电聚苯胺、磷酸、硫酸钠、硫酸亚锡、钼酸钠：、去离子水组 成。
[0016] CN102856594A公开一种动力型铅酸蓄电池胶体电解质，含有硫酸、硫酸钠、纳米级 二氧化硅、聚丙烯酰胺、增稠剂和絮凝剂。
[0017] CN103633379A发明涉及蓄电池电解质及其制备方法，包括硫酸、二氧化硅、硫酸 钠、丙烯酰胺、硫酸钾和去离子水。
【发明内容】
[0018] 本发明的目的在于提供一种流动性较好，易于灌注，可提高电池低温大电流放电 性能及循环寿命的胶体电解质及其制备方法。
[0019]本发明铅酸蓄电池的胶体电解质由如下原料和重量百分比组成:硫酸36-44%，气 相二氧化娃1 一2.5%，浓度为40%的娃溶胶1.25-5%，氢氧化锂0.2-1.5%，氢氧化钠0.2- 1.5%，聚丙烯酰胺0.02-0.08%，硫酸亚锡0.2-1.5%，硫酸铈0.01-0.04%，聚天冬胺酸或其 盐0.3-3%，余量为去离子水，且混合溶液中二氧化硅总含量为2.8-3.2%。
[0020] 优选的是，上述铅酸蓄电池的胶体电解质由如下原料和重量百分比组成：硫酸 36-44%，气相二氧化娃1 一2.5%，浓度为40%的娃溶胶1.25-5%，氢氧化锂0.3-0.8%，氢氧 化钠0.3-1%，聚丙烯酰胺0.02-0.08%，硫酸亚锡0.2-0.5%，硫酸铈0.01-0.04%，聚天冬 胺酸或其盐〇. 3-1.2%，余量为去离子水，且混合溶液中二氧化硅总含量为2.8-3.2%。
[0021] 上述铅酸蓄电池的胶体电解质的制备方法，其特征在于包括以下步骤： A. 配制气相二氧化娃母液:向带有搅拌分切功能的转速大于3000转/min的搅拌罐中加 入气相二氧化重量4 一6倍的去离子水，再加入配方量的氢氧化钠和氢氧化锂，搅拌溶解后 逐步加入配方量的气相二氧化硅，全部气相二氧化硅加入后继续搅拌5-30分钟，再加入配 方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌5-30分钟，配制成气相二氧化硅母液； B. 配制稀硫酸电解液：向带有搅拌的密封反应罐加入配方量剩余的去离子水，配方量 的硫酸亚锡、硫酸铈和聚天冬胺酸或其盐，溶解后加入浓硫酸，配制成稀硫酸电解液； C. 配制胶体电解质：向带搅拌的装置中加入所述稀硫酸电解液，再加入所述气相二氧 化硅母液，搅拌2-10分钟，再加入所述硅溶胶，继续搅拌2-10分钟，得到铅酸蓄电池的胶 体电解质。
[0022] 本发明通过添加聚天冬胺酸或其盐等助剂，得到凝胶性能良好的胶体电解质，由 于降低二氧化硅的含量，降低的电解质胶体粘度，并延长了凝胶化时间，电解质制成后有充 分的时间保持流动态，便于灌注，灌注的电