专利名称：矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铅酸蓄电池，特别是涉及一种铅酸蓄电池所使用的胶体电解质。
背景技术：
矿井机车在使用硫酸电解液过程中易造成充电不足、过充电或过放电，基本上每个月需要进行一次均衡充电，否则会降低蓄电池的容量，缩短蓄电池的使用寿命；并且还需要进行液面的检查，这项工作需要由专业人员来进行，如电解液低于最低标准液面，会导致蓄电池发热以致烧损；需要使用蓄电池专用水进行补水，若补水混入不纯物会导致自放电、 发热、产生有毒气体。另外在使用硫酸电解液过程中易受倾倒、振动、颠簸的影响而发生漏液或产生酸雾，给设备造成损害、污染环境及使用不安全的现象时有发生。有关胶体电解质的已有技术中所介绍的胶体电解质存在有如下一些问题有的装入蓄电池后稀硫酸游离量大，产生所说的水化现象；有的电解质凝胶出现龟裂现象以致电容低；有的由于采用了硅酸钠作凝胶或硅溶胶中氧化钠含量高，凝胶快，灌注困难，胶体稳定性、触变性差，自放电严重，寿命短；有的胶体电解质需要分二次或三次甚至多次灌入，而且各次注入的电解质配方不同，操作不便；有的需要在电极间置入特殊的隔离材料以及电极的特殊处理，使蓄电池制造工作的复杂程度增加，成本随之提高等。胶体电解质蓄电池的问世，大大地推动了铅酸电池技术的前进，但是现有技术的胶体电解质注入蓄电池后，凝固状态不一致，性能不稳定，尤其不能适应矿井机车的铅酸蓄电池的大负荷要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种成本低、性能好的胶体电解质。为实现上述目的，本发明提供一种矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，由以下物质配成，其重量份为
密度为1. 25 ~ 1. 28g/cm3的稀硫酸 85 ~ 95 粒径为9 ~ 5Onm的二氧化硅9 ~ 12
密度为1.28 1. 30g/cm3的磷酸3~5
活性添加剂1 1.6。本发明的最佳配方各物质的重量组份是密度为1.25 1.28g/cm3的稀硫酸 90 粒径为9 ~ 5Onm的二氧化硅10
密度为1. 28 ~ 1. 30g/cm3的磷酸4
活性添加剂1.2。所述的二氧化硅的粒径优选为10 30nm，最佳为20nm。所述的活性添加剂是甘油三酯和香豆素的混合物，所述甘油三酯和香豆素重量比为 1 1。矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质的配制方法，包括下述步骤(1)将蓄电池专用的98%浓硫酸用无离子水稀释至密度为1. 25-1. 28g/cm3的稀硫酸后，按所述比例的稀硫酸置入反应釜中加热至45-50°C，恒温15分钟；(2)将85%的磷酸用无离子水稀释至密度为1. 28 1. 30g/cm3的磷酸后，按所述比例的密度为1. 28 1. 30g/cm3磷酸加入上述加热至45_50°C且恒温15分钟的所述比例的密度为1. 25-1. 28g/cm3稀硫酸中进行搅拌10-15分钟后静置10分钟；(3)将所述比例的活性添加剂加入上述静置10分钟后的稀硫酸和磷酸混合液中进行搅拌10分钟，冷却至常温；(4)将所述比例的粒径为9 50nm的二氧化硅加入上述冷却至常温的混合液中进行搅拌10分钟后静置，即得本胶体电解质。本发明有益效果是(1)使用本发明的触变型纳米胶体电解质，在生产和使用过程中无酸雾气体析出， 无电解液溢出，无污染，避免了传统铅酸电池在使用过程中由于颠簸或振动等原因使液体电解液外溢而导致损害设备、污染环境及使用不安全的现象时有发生。(2)本发明的触变型纳米胶体电解质可实现固液相的自由转化，摇动或搅拌胶体电解质可使其由固相转变为液相，即触变性，这便于将电解液注入电池内，具有安全、环保、 便于长途运输及使用方便等特点。(3)本发明的胶体电解质由于电解质中的纳米级二氧化硅粒子的小尺寸效应，使得纳米级二氧化硅粒子表面存在大量电荷，可优化并促进离子交换，提高电池的充、放电效率，尤其是采用活性添加剂后对极板起到很好的保护作用，从而使蓄电池使用寿命延长。
(4)由于本发明的胶体电解质无酸雾产生，不污染环境，可人工方法更换电解质并更换电极，被清除的胶体电解质中的硫酸根离子由于长期在荷电状态下存在，因此具有更高的化学活性，可用作除锈、除污剂，符合国家低碳环保要求。
具体实施例方式实施例一矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质由以下物质配成， 其重量份为密度为1. 25 ~ 1. 28g/cm3的稀硫酸85
粒径为10~30nm的二氧化硅9
密度为1. 28 ~ 1. 30g/cm3的磷酸3
甘油三酯0.5
香豆素0.5胶体电解质的配制方法将蓄电池专用的98%浓硫酸用无离子水稀释至密度为 1. 25-1. 28g/cm3的稀硫酸后，置入搪瓷反应釜中加热至45_50°C，恒温15分钟；将密度为 1. 28 1. 30g/cm3的磷酸加入上述稀硫酸中进行搅拌10-15分钟后静置10分钟；将活性添加剂加入稀硫酸和磷酸混合液中进行搅拌10分钟，冷却至常温；将粒径为9 50nm的二氧化硅加入上述冷却至常温的混合液中进行搅拌10分钟后静置，即得本胶体电解质。实施例二矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质由以下物质配成， 其重量份为
密度为1. 25 ~ 1. 28g/cm3的稀硫酸 95 粒径为10~30nm的二氧化硅I2
密度为1. 28 ~ 1. 30g/cm3的磷酸5
甘油三酯0.8
香豆素0.8胶体电解质的配制方法与实施例一同。实施例三矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质由以下物质配成， 其重量份为
密度为1. 25 ~ 1. 28g/cm3的稀硫酸90粒径为10~30nm的二氧化硅10密度为1.28~1. 30g/cm3的磷酸4甘油三酯0. 6香豆素0. 6 胶体电解质的配制方法与实施例一同。 实施例四矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质由以下物质配成，
其重量份为密度为1.25~1.28g/cm3的稀硫酸90
粒径为2Onm的二氧化硅10
密度为1. 28 ~ 1. 30g/cm3的磷酸4
甘油三酯0.6
香豆素0.6 胶体电解质的配制方法与实施例一同。
权利要求
1.一种矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，其特征在于，由以下物质配成，其重量份为密度为1. 25~1.28g/cm3的稀硫酸 85 95粒径为9~50nm的二氧化硅9 12密度为1. 28 ~ 1. 30g/cm3的磷酸3 ~ 5活性添加剂1 ~ 1. 6。
2.根据权利要求ι所述的矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，其特征在于，所述各物质的重量组份为密度为1. 25 1. 28g/cm3的稀硫酸 90粒径为9 ~ 5Onm的二氧化硅10密度为1.28~1.30g/cm3的磷酸4活性添加剂1.2。
3.根据权利要求1或2所述的矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，其特征在于，所述的二氧化硅的粒径优选为10 30nm，最佳为20nm。
4.根据权利要求1或2所述的矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，其特征在于，所述的活性添加剂是甘油三酯和香豆素的混合物，所述甘油三酯和香豆素重量比为1 1。
5.根据权利要求1所述的矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质的配制方法，其特征在于，包括下述步骤(1)将蓄电池专用的98%浓硫酸用无离子水稀释至密度为1.25-1. 28g/cm3的稀硫酸后，按所述比例的稀硫酸置入反应釜中加热至45-50°C，恒温15分钟；(2)将85%的磷酸用无离子水稀释至密度为1.28 1. 30g/cm3的磷酸后，按所述比例的密度为1. 28 1. 30g/cm3磷酸加入上述加热至45_50°C且恒温15分钟的所述比例的密度为1. 25-1. 28g/cm3稀硫酸中进行搅拌10-15分钟后静置10分钟；(3)将所述比例的活性添加剂加入上述静置10分钟后的稀硫酸和磷酸混合液中进行搅拌10分钟，冷却至常温；(4)将所述比例的粒径为9 50nm的二氧化硅加入上述冷却至常温的混合液中进行搅拌10分钟后静置，即得本胶体电解质。
全文摘要
本发明公开了一种矿井机车铅酸蓄电池使用的触变型纳米胶体电解质，涉及一种铅酸蓄电池领域。本发明解决目前人们通常使用硫酸等作为电解质的蓄电池对环境污染、维护困难及使用寿命短的问题。该胶体电解质是由密度为1.25～1.28g/cm3的稀硫酸、粒径为9～50nm的二氧化硅、密度为1.28～1.30g/cm3的磷酸、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。本发明具有使用安全，无污染，提高电池的充、放电效率，延长蓄电池的使用寿命，符合国家低碳环保要求。
文档编号H01M10/10GK102201599SQ201110091089
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者周飞, 拾井山, 拾景阁, 裴治龙, 金雪海 申请人:周飞, 拾井山, 拾景阁, 裴治龙, 金雪海