[发明专利]一种铅酸蓄电池胶体电解液及配制方法

说明书

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池制造技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池胶体电解液及配制方法。

背景技术

胶体电池电解质是利用二氧化硅的表面羟基在硫酸根桥联作用下，形成三维网状结构， 从而固定住硫酸电解液，使其由液态转变为凝胶态。胶体电解液可以有效防止硫酸分层，使 铅酸蓄电池充放电平稳；起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；也抑制了硫酸铅晶体的 长大，减少了极板的不可逆硫酸盐化，延长了电池循环寿命。

气相二氧化硅具有良好的触变性及凝胶强度，国内外大型胶体电池厂家均采用其作为胶 凝剂。但正是气相二氧化硅这种触变性，使得胶体电解质粘度大，胶凝时间短，从而导致难 以灌胶的问题。公布号为CN104218260A的专利文献公开了一种胶体电解质配制工艺，将二 氧化硅母胶分散液与硫酸溶液冷却至1-20℃后再在剪切机的剪切下进行混合，所述二氧化硅 母胶分散液的配制过程为：先往分散釜中加入去离子水，通过高速剪切泵将粉状纳米二氧化 硅吸入分散釜中，循环剪切条件下，再往分散液中加入氢氧化钠溶液，调节分散液的pH值， pH值调至7-11，制得二氧化硅母胶分散液。二氧化硅母胶分散液中纳米二氧化硅质量含量在 20％以上。该发明生产的胶体电解质在不改变二氧化硅含量、不牺牲凝胶强度的前提下，能 延长胶体电解液的胶凝时间，维持胶体电解质的低粘度，利于胶体电解质的灌注。

公告号为CN101908650B的专利文献公开了一种动力用铅酸蓄电池胶体电解液，原料重 量百分比组成为：H₂SO₄：40～46％，SiO₂：0.2～0.5％，SnSO₄：0.1～0.5％，NaSO₄：0.8～1.2％， PEG：0.01～0.15％，PAM：0.01～0.5％，去离子水：47～57％；所述SiO₂为气相SiO₂。该发明 还公开了一种制备铅酸蓄电池胶体电解液的方法。该发明二氧化硅含量较现有的电解液较低， 而其凝胶性和触变性没有较大改变，使得由该发明制成的蓄电池欧姆阻抗比现有电解液制成 的蓄电池低50％左右，而防电性能提高15％左右。

胶体电池制作过程中会在其电解液中加入一定的硅溶胶，通常凝胶时间短，凝胶强度大 的硅溶胶对电池的循环性能提升较高，比较适合用于制作胶体电池。但是这种电解液在灌注 工艺中存在的问题是：稀硫酸与硅溶胶混合液还没有用完就凝胶，导致生产效率低下，增加 生产成本。公布号为CN104393351A的专利文献公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液的配置及 注胶工艺，将稀硫酸与硅溶胶分别计量，使用时混合。该工艺虽然避免了稀硫酸与硅溶胶混 合液还没有用完就凝胶以至堵塞管道，但是需要现用现配，增加生产成本。

铅酸动力电池目前大部分是内化成工艺进行，用于动力电池的低含量的胶体电解液中大 部分还是气相硅，但成本相对较高。若单独采用成本相对较低的硅溶胶则会带来贮存与使用 时凝胶快的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种铅酸蓄电池胶体电解液，利用不同颗粒大小的硅 基材料制得强度更高、性能更稳定的胶体电解液，从而提升蓄电池的稳定性，增加蓄电池的 循环使用寿命。

一种铅酸蓄电池胶体电解液，原料包括重量比为100：3～15：0.5～1.5的稀硫酸、硅基胶 体母液和硫酸钠，所述硅基胶体母液的重量百分比组成为：纳米气相二氧化硅8％～12％、聚 丙烯酰胺0.02～0.04％、硅溶胶17％～26％，其余为去离子水。

本发明采用纳米气相二氧化硅与硅溶胶进行配比混合，从硅溶胶内得到一定量粒径更小 的二氧化硅固体，纳米气相二氧化硅与硅溶胶内的固体二氧化硅形成大骨架与小骨架并存的 模式，相互作用形成更高强度的可逆的三维凝胶结构，维持了气相二氧化硅高的触变性能， 也承接了硅溶胶的高强度凝胶性能。所述聚丙烯酰胺的分子量小于150万，非离子型，该材 料对胶水分离现象的抑制能力强，且分散性好。

本发明的硅基胶体母液在碱性环境中可达到长期储存不凝胶，在生产过程中可大批量周 期性的集中生产与贮存。众所周知，气相二氧化硅比硅溶胶的成本明显要高，采用本发明的 方案，可降低生产成本。