一种铅酸蓄电池胶体电解液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池胶体电解液及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 铅酸蓄电池由于其可靠性、广泛适用性、良好的性能和低廉的价格，一直是中国乃 至国际上主流的二次电池产品。铅酸蓄电池的主要组成部分包括:正、负极板，玻璃纤维隔 板，蓄电池槽，蓄电池盖，电解液(稀硫酸），引出端子，安全阀等。电解液作为铅酸蓄电池的 主要组成部分，不仅要保持电池内的离子传递，同时也参与电化学反应，其性能对铅酸蓄电 池的电化学性能和循环寿命都有直接的影响。
[0003] 在循环过程中，正负极的金属氧化物会溶解在电解液中，其再结晶就容易导致电 池出现枝晶短路故障;而电解液在低温下电导率降低也是导致铅酸蓄电池在低温下容量急 剧下降的主要原因之一。为克服以上缺陷，需要在电解液中添加相应的添加剂。适的添加剂 可以有效的提高电解液性能，改善电池的电化学性能。所以选择合适的电解液和电解液添 加剂，一方面可以提升电池的整体性能和品质，另一方面也是铅酸蓄电池行业发展的需要。
[0004] 胶体铅酸蓄电池采用凝胶状电解质，内部无游离液体存在，在同等体积下电解质 容量大，热容量大，热消散能力强，能避免一般蓄电池易产生热失控现象；电解质浓度低，对 极板的腐蚀作用弱；浓度均匀，不存在电解液分层现象。胶体蓄电池凝胶剂为气相二氧化 硅，气相法二氧化硅是一种高纯度白色无味的纳米粉体材料，具有增稠、抗结块、控制体系 流变和触变等作用。
[0005] CN 1750312 A公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液，其组分由纳米级二氧化硅 (SiO2)、羧甲基纤维素钠盐(CMC)、硫酸亚锡(SnSO 4)、硫酸(H2SO4)以及水组成。各组分配比 如下：纳米级二氧化硅（SiO 2)O. 2~5%，羧甲基纤维素钠盐(CMC)0.01~0.3%，硫酸亚锡 (SnS〇4)〇 · 05~0 · 6%，硫酸（H2SO4)35~45%，水49 · 1 ~64 · 74%。
[0006] CN 101894979A公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液，包含：40wt%~47wt%的硫 酸；0.8wt %~Iwt %的纳米二氧化娃；0 . Iwt %~0.5wt %的轻乙基纤维素；0 . Iwt %~ 0 · 5wt %的硫酸铵;0 · Iwt %~0 · 5wt %的磷酸;余量为水。
[0007] CN101894979A公开了一种纳米胶体蓄电池电解液，包含下列重量组分:硫酸43.0 ~44.0%;水54.8~55.8%;纳米二氧化硅0.8~1.5%;表面活性剂0.008~0.013%;稳定 剂0 · 05~0 · 10% ;抗内阻添加剂0 · 008~0 · 013% ;功能高分子材料0 · 02~0 · 04%。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种铅酸蓄电池胶体电解液，该电解液可以降低阳极铅膜的阻抗， 减缓板栅合金表面钝化膜的生长。
[0009] -种铅酸蓄电池胶体电解液，其特征在于:重量百分比组成为： H2SO4 35 ~42% 气相二氧化硅 0.5~1.0% Na；S04 0.7-1.0%
[0010] 聚醚改性钍油 （X02~0,1% ^?.甲基经基.硅油 0<02~0,2% 去尚子水 公量。
[0011] 气相二氧化硅是硅的卤化物在氢氧火焰中高温水解生成的纳米级白色粉末，俗称 气相法白炭黑，它是一种无定形二氧化娃产品，原生粒径在7-40nm，聚集体粒径约为200-500nm，比表面积 100-400m2/g，SiO2含量不小于99.8%。
[0012] 气相二氧化硅是胶体电解液的凝胶剂，本发明气相二氧化硅的原生粒径为10-15nm，比表面积（BET法）为 2〇0_25〇m2/g 〇
[0013] 聚醚改性硅油是采用聚醚与二甲基硅氧烷接枝共聚而成的有机硅非离子表面活 性剂，具有良好的润滑性、低表面张力、良好的柔软性和抗静电能力，一般用于制作切削液、 防雾剂和织物柔软剂。本发明中聚醚改性硅油可以降低深放电时板栅合金阳极Pb(II)膜的 阻抗。
[0014] 聚醚改性硅油具有极低的表面张力，可以与水任意比例互溶，本发明聚醚改性硅 油的分子量小于30000,黏度小于1500mPa · S。
[0015] 二甲基羟基硅油是由二甲基、烃基作为侧链的不平衡性聚硅氧烷，该材料能有效 减缓板栅合金在使用过程中的钝化膜生长，抑制板栅界面的钝化，从而延缓板栅与活性物 质结合强度的降低，避免电池出现PCL-I现象。本发明二甲基羟基硅油分子量50000。
[0016] 本发明还提供了所述铅酸蓄电池胶体电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0017] (1)将聚醚改性硅油溶于适量去离子水，搅拌均匀;获得溶液A;
[0018] (2)将二甲基羟基硅油加入溶液A，升温，搅拌均匀，获得溶液B;
[0019 ] (3)将溶液B和去离子水混合，搅拌均匀，获得溶液C;
[0020] (4)边搅拌边往溶液C中添加气相二氧化硅，添加完成后继续搅拌均匀，获得溶液 D；
[0021] (5)边搅拌边往溶液D添加硫酸和硫酸钠，添加完成后继续搅拌均匀，获得所述胶 体电解液。
[0022] 步骤(2)中，升温至60_80°C。
[0023] 步骤(1)，搅拌转速为1000-1200r/min，搅拌时间为5-10min;
[0024] 步骤(2)，搅拌转速为1000-1200r/min，搅拌时间为10-20min;
[0025] 步骤(3)，搅拌转速为4000-6000r/min，线速15~30m/s，搅拌时间为10~20min;
[0026] 步骤(4)，添加完成后继续搅拌30~50min;
[0027] 步骤(5)，添加完成后继续搅拌30~90min，搅拌转速为60-180r/min。
[0028] 本发明胶体电解液含有聚醚改性硅油，可降低阳极Pb( II)膜的阻抗，延长电池使 用寿命20%以上，含有二甲基羟基硅油，可有效减缓板栅合金表面钝化膜的生长，抑制钝 化，减少铅钙合金电池的PCL-I现象;本发明胶体电解液具有优良的凝胶性和触变性，使用 目前工业用的真空灌胶机便可完成一次性灌胶。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] (1)将8g聚醚改性硅油用Ikg去离子水溶化，以1200r/min转速搅拌IOmin后加入 12g二甲基羟基改性硅油，升温至80°C，以lOOOr/min转速搅拌20min，冷却至室温，得到溶液 A；
[0031] (2)将溶液A和4.71^去离子水混合，以500(^/11^11转速和2〇111/8的线速剪切搅拌 5min，接着边搅拌边添加80g SiO2，添加完成后继续搅拌40min，得到溶液B;
[0032] (3)以120r/min的转速对溶液B进行搅拌，搅拌过程中依次缓慢加入3.6kg硫酸和 100g Na2S〇4，添加完成后继续搅拌60min，即制得电解液。
[0033]所制得的电解液在25°C下密度约为1.250g/cm3,将上述电解液灌注到蓄电池（6-DZM-20)内，经过电池化成，检测到该蓄电池在荷电状态下内阻为ΙΟπιΩ，首次两小时率容量 放电为135min，按照100 % DOD做循环寿命测试，循环50次，容量放电130min，连续3次放电时 间低于96min时循环次数为442次。
[0034] 实施例2