[发明专利]一种铅酸蓄电池离子液体电解液及其制备方法

说明书

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体公开了一种铅酸蓄电池离子液体电解液及其制备方法，包括稀硫酸溶液和离子液体，所述稀硫酸溶液的密度为1.300g/cm³～1.400g/cm³，稀硫酸溶液的含量为5～30％，离子液体的含量为70～95％。本发明将离子液体稀释硫酸溶液作为铅蓄电池的新型电解液。经过稀释的硫酸能避免电解液对电池零部件的过度腐蚀。此外由于提高了电化学窗口，降低了水含量，且离子液体较强的亲水性，能避免充电过程中水的电解及蒸发造成的水分缺失，提高了铅酸蓄电池的使用寿命和安全性。

技术领域

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，特别涉及一种铅酸蓄电池离子液体电解液及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，全球经济的飞速发展对化石能源的供应需求急剧上涨，而化石能源不可再生、日益匮乏的现状及造成的环境污染使得新型储能技术取得了长足的发展。铅酸电池因其原料丰富、制造工艺成熟、成品价格低廉、性能安全可靠等显著优势，在通信、交通、电力等各个领域内都得到广泛应用。

目前，在汽车起动、电动助力车、通信基站、工业叉车等诸多领域，铅酸电池始终仍然占据行业主导地位。但是，铅酸电池目前仍存在循环寿命短、活性物质易脱落等问题，影响了其尺寸的发展和使用。其次，铅酸电池充电后期负极析氢以及自放电导致电解液失水，负极极化电位与比表面积降低，电池内阻及离子扩散阻力增大，电池析氧剧烈，进而加速电池失效。此外，铅酸电池也存在汇流排和负极极耳腐蚀造成的负极活性物质脱落以及负极早期容量衰减等问题。而铅酸电池作为启动电池对低温和高温性能以及循环寿命也要求较高。以上缺点和要求对铅酸电池提出了新的挑战。

针对这些问题，科研人员进行了大量的有益的研究工作，提出了相应的解决方法，主要包括：(1)负极添加剂，如碳材料、导电聚合物、无机及金属氧化物材料等；(2)电解液添加剂，如硫酸盐、无机添加剂、气相二氧化硅和有机添加剂等；(3)新型铅酸电池，如卷绕式电池、超级电池、双极性电池等。

电解液作为铅酸蓄电池核心组成，具有非常重要的作用。传统铅酸蓄电池电解液极易在充电过程中发生水分解及水蒸发，导致电池使用过程需不断补充水分，并且电池零部件受电解液腐蚀，限制了其应用；尽管传统阀控式铅酸蓄电池能减少失水，但在长期的使用中仍需要补充一定的水分，开发出能避免腐蚀电池零部件，并且不需要补充水分的新型电解液迫在眉睫。

发明内容

本发明提供了一种铅酸蓄电池离子液体电解液及其制备方法，以解决现有的铅酸蓄电池在使用过程中需要不断补充水分，且电池零部件受电解液腐蚀的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种铅酸蓄电池离子液体电解液，包括稀硫酸溶液和离子液体，所述稀硫酸溶液的密度为1.300g/cm³～1.400g/cm³，稀硫酸溶液的含量为5～30％，离子液体的含量为70～95％。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、本发明的铅酸蓄电池新型电解液具有(1)离子液体中的阴离子和阳离子的组合可以提供H⁺和SO₄^2-，会使得整个电解液里面H⁺和SO₄^2-的浓度特别高使得其倍率特性会超过传统的铅酸电池；(2)电导率高，少量水溶于离子液体，导致水的分解电压大大提高，铅酸电池实际运行过程不会发生水的电解，避免水消耗；(3)蒸汽压非常小，不挥发，不可燃，使用温度范围广，可以在0℃以下甚至100℃以上工作，可以循环使用，避免环境的污染和具有较高的安全性；(4)通过阴阳离子的设计可调节其不同离子液体组成。

进一步，所述离子液体为非质子型离子液体、质子型离子液体或两性离子液体中的一种或混合物。

进一步，所述非质子型离子液体的阳离子结构为以下结构式中的一种：