专利名称：具有超微细颗粒化的电解原液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池用的电解原液及其制备方法，特别是涉及一种蓄电池用的具有超微细颗粒化的电解原液及其制备方法。
背景技术：
通常蓄电池以硫酸溶液为电解液，由于硫酸与水混合时产出大量的具有腐蚀性的白烟，造成对人和环境的污染。人们一直努力寻求一种环保的电解液，以及克服在生产蓄电池过程中产生大量的酸雾，对人和环境造成严重的危害。
蓄电池的制造电解质是重要组成部分，当壳体、极板、隔板固定后，蓄电池的性能好坏取决于电解质。而决定电解质性能的因素之一就是电解原液的性能，目前，为了克服上述的缺陷，人们采用将蓄电池的电解质，主要用硅溶胶调制而成的电解质，例如本发明人申请的发明名称“采用磁化工艺制备的蓄电池用液态低钠硅酸盐电介质及其用途”，公开号CN1391304A；该申请涉及采用含40～60wt％SiO2的硅溶胶5-15重量份；与15～25重量份水，在边搅拌边加入水到硅溶胶中进行混合，再经磁化制备的蓄电池用液态低钠硅酸盐电介质。所制备的电介质为一种液态电解质，流动性好，克服了已有硅酸盐电介质的粘度高，给灌装蓄电池带来困难，有时需采用多次灌装，造成制作工艺较为复杂；以致在使用过程中造成电介质板结的致命缺点。并且用其液态低钠硅盐电介质制作的蓄电池大大地提高了蓄电池的比能量，把原铅酸电池的比能量为30～40W/kg提高达到53W/kg以上，以及大大地提高蓄电池的使用寿命，由标准的动力电池350次，提高到400次以上仍至千次以上。但是，这种电解质仍然存在缺陷，例如在长期使用中容易失水而产生龟裂，引起起动蓄电池产生鼓胀，而带来的是电池就报废了，这是一致命的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服已有硫酸为主要成分的电解原液内化成后产生极化，无法清理，而且内阻大；以及生产过程中所产生的酸雾危害人的健康和严重地污染环境的缺陷；本发明的目的还在于克服已有用硅溶胶调制的电解质制作的蓄电池，容易失水而产生龟裂，引起起动蓄电池产生鼓胀的缺陷；为了降低蓄电池制造成本和减小工人的劳动强度，同时使工人免受酸雾危害，使得生产蓄电池的工厂成为环保型的生产工厂，从而提供一种用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液，及其提供一种环保型的制备方法。
本发明的目的是这样实现的本发明提供的用于制造蓄电池电介质的具有超微细颗粒化的电解原液，其组分及含量为A.含有30∽39.9％wt的SiO2的Na2OSiO2，0.04∽0.08％(体积)；B. NaHSO40.012∽0.022％(体积)；C.聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2) 0.015∽0.03％(体积)；D.氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)， 0.004∽0.012％(体积)；E.水 69.925∽59.956％(体积)。
所述的Na2OSiO2中含有的SiO2的颗粒在35-50nm粒度。
本发明的具有超微细颗粒化的电解原液的制备方法，包括以下步骤1.按上述具有超微细颗粒化的电解原液组成称料；2.首先将称好的Na2OSiO2放入高压容器内，然后加入NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，和氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)和水，进行混合均匀；3.密封好高压容器，向高压容器内通入蒸汽，采用蒸汽进行加热，加热至105-145℃，当高压容器内压力为30-64Kg/cm时，保持20-34小时，然后断电自然冷却至室温，即得到用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液。
本发明提供的用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液具有如下特性HP值9∽11；其颜色呈透明澄清淡白的液体。
所述的水包括蒸馏水、去离子水或纯净水。
所述的Na2OSiO2、NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)、氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)原料，均为化学纯以上的。
本发明具有以下效果本发明的制备具有超微细颗粒化的电解原液的方法工艺简单，在生产过程中对人和环境没有任何污染，用后的蓄电池对环境也没有任何污染，是一种完全的环保方法。
本发明制备的具有超微细颗粒化的电解原液是一种HP值为9∽11；其颜色呈透明澄清略带淡白色的液体。它在配制过程中经过高温高压反应，分子进行了重新排列，所得到的产品呈现的不是胶体状的硅盐电解液，也不是悬浮乳状的磁化硅盐电解液，而是澄清的酸性硅盐液体。在该电解原液中由于采用含有30-39.9％wt的SiO2的Na2OSiO2作为原料，它和其他聚合物的作用，解决了电池所使用的超微细颗粒的离子状态硅，能使电池内阻变小的问题。又由于加入NaHSO4，达到特殊需要求Na离子，使电解原液碱性化；还添加聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，使得电解原液能从化学变化中得到游离的氯离子，同样使电解原液碱性化，还添加氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)，作用是在化学反应中起到催化的作用，同时取得氨离子使电解原液碱性化，所以电解原液达到PH值9-11。因此，用此电解原液制成的电池具有硅盐电池的良好性能，它与已有的硅盐电池比较，即避免了硅盐电池分子颗粒大引起的缺陷，也具有铅酸电池的优点。由该超微细颗粒化的电解原液制成的电池经充放电后，在电解液的各个表面形成一层非常致密的柔韧胶体状薄膜，为此，电池完全不会溢出溶液和气体，所有的电化学反应全部在胶体状薄膜内进行，即使电池在使用当中出现问题，不需要作密封处理也能达到免维护的性能。而且，此膜也在极板上形成，因而，当电池用完后，极板也完好无损，可以回收再利用。电解液在电池寿命终止时呈现中性，弃置也不造成环境污染。所以，这些电池在物料的回收再用和环境保护方面具有难以估量的将来。基于超微细颗粒化的电解原液是澄清的溶液，再加上用隔棉纸作隔板，故内阻特别小，具有30倍的放电能力，充电能力则可达3C∽4C，20分钟内可充电至容量的90％以上，电池可作电容来使用，完全可以满足特殊的要求。超微细颗粒化的电解原液，分子极为细小，约为5-50nm之间，从而令该电解原液非常稳定，在大倍数的放电时，温升也是很小。
本发明制备的具有超微细颗粒化的电解原液，揉合了铅酸电解液和硅盐电解液的长处，用其制作的蓄电池是一种性能极之优良的电池。以下是用三种不同的电解质制作的蓄电池性能比较
图1使用本发明的电解原液制造的蓄电池的循环寿命曲线图；其中试验条件放电电流0.42C；充电方法16V恒压限流0.312C10充电，5.60h，放电量70％图2使用本发明的电解原液制造的蓄电池恒压限流充电特性曲线中…………表示80％放电后--------表示50％放电后具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细地说明实施例1本实施例制备的用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液，采用市场上购买的化学纯的、含有34.95％SiO2的Na2OSiO2，称量占总体积的0.04％的Na2OSiO2料，其中SiO2颗粒为32nm；称取在市场上购买的化学纯NaHSO4其中称取量为占总体积的0.017％的NaHSO4；采用市场上购买的化学纯氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)，其中称取Si(OSi(H3Si)3N)为占总体积的0.008％的量；和市场上购买的化学纯聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，其称取量为占总体积的0.0225％；所用的水为蒸馏水，其蒸馏水的量为占总体积的68.9425％。
本实施例制备方法包括以下步骤1.首先将上述称好的Na2OSiO2放入高压容器内，最好顺序加入NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，和氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)和蒸馏水，进行混合均匀；2.密封好高压容器，向高压容器内通入蒸汽进行加热，加热至100℃-145℃温度范围内均可以，当高压容器内压力为30Kg/cm时，保持20-25小时左右，然后断电自然冷却至室温，即得到用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液。
本发明提供的用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液具有如下特性HP值10以上；其颜色呈透明澄清淡白液体。
实施例2本实施例用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液，采用市场上购买化学纯的、含有34.95％SiO2的Na2OSiO2，其称取占总体积的0.06％的Na2OSiO2，其中SiO2颗粒为50nm；称取在市场上购买的化学纯NaHSO4其中称取NaHSO4的量为占总体积的0.017％的NaHSO4；采用市场上购买的化学纯氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)，其中称取Si(OSi(H3Si)3N)的量为占总体积的0.008％的量；和市场上购买的化学纯聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，其称取量为占总体积的0.0225％；所用的水为去蒸馏水，其蒸馏水的量为占总体积的68.9425％。
其中制备方法，包括以下步骤1.先将上述称好的Na2OSiO2原料放入高压容器内，再按顺序加入NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)和氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)和蒸馏水，进行混合均匀；2.密封好高压容器，向高压容器内通入蒸汽进行加热，加热至100℃左右-145℃温度范围内均可，当高压容器内压力为30Kg/cm2时，保持在20-25小时左右，然后断电自然冷却至室温，即得到具有PH值为9；颜色呈透明澄清略带淡白色的液态的、具有超微细颗粒化的电解原液。
实施例3本实施例制备的的用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液，采用市场上购买的化学纯的、含有39.9％SiO2的Na2OSiO2，称量占总体积的0.08％的Na2OSiO2料，其中SiO2颗粒为40nm；称取在市场上购买的化学纯NaHSO4其中称量为占总体积的0.022％NaHSO4；采用市场上购买的化学纯氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)，其中称取Si(OSi(H3Si)3N)为占总体积的0.012％；和市场上购买的化学纯聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)其称取量为占总体积的0.015％，所用的水为去蒸馏水，其蒸馏水占总体积的59.956％。
本实施例制备的方法包括以下步骤1.首先将上述称好的Na2OSiO2原料放入高压容器内最好顺序加入NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)和氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)和蒸馏水进行混合均匀；2.密封好高压容器，向高压容器内通入蒸汽进行加热，加热至120℃温度范围内均可，当高压容器内压力为64Kg/cm2时，保持22或23小时左右，然后断电自然冷却至室温，即得到具有HP值11；其颜色呈透明澄清略带淡白色的液态的、具有超微细颗粒化的电解原液。
权利要求
1.一种具有超微细颗粒化的电解原液，其组分及含量为A.含有30∽39.9％wt的SiO2的Na2OSiO2， 0.04∽0.08％(体积)；B.NaHSO40.012∽0.022％(体积)；C.聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2) 0.015∽0.03％(体积)；D.氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)， 0.004∽0.012％(体积)；E.水 69.929∽59.956％(体积)。
2.按权利要求1所述的具有超微细颗粒化的电解原液，其特征在于所述的Na2OSiO2中的SiO2具有颗粒在35-50nm。
3.一种制备权利要求1所述的具有超微细颗粒化的电解原液的方法，包括以下步骤A)按含有30∽39.9％wt的SiO2的Na2OSiO2，0.04∽0.08％(体积)；NaHSO40.012∽0.022％(体积)；聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2) 0.015∽0.03％(体积)；氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)， 0.004∽0.012％(体积)；水 69.929∽59.956％(体积)组成称料；B)将称好的Na2OSiO2放入高压容器内，然后加NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)，和氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)和水，进行混合均匀；C)密封好高压容器，向高压容器内通入蒸汽，采用蒸汽进行加热，加热至105-145℃，当高压容器内压力为30-64Kg/cm2时，保持20-34小时，然后断电自然冷却至室温，即得到用于制造蓄电池电解质的具有超微细颗粒化的电解原液。
4.按权利要求3所述的制备具有超微细颗粒化的电解原液的方法，其特征在于所述的水包括蒸馏水、去离子水或纯净水。
5.按权利要求3所述的制备具有超微细颗粒化的电解原液的方法，其特征在于所述的Na2OSiO2、NaHSO4、聚3-氯乙烯N(CH3-CHCl-CH＝CH2)、氨基聚硅氧烷Si(OSi(H3Si)3N)原料，均为化学纯以上的试剂。
全文摘要
本发明涉及一种具有超微细颗粒化的电解原液及制法，其组分及含量(体积)为A.含有30～39.9％wt的SiO
文档编号H01B1/00GK1755973SQ20041008102
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者冯艺峰, 冯月生 申请人:冯艺峰