[发明专利]含有纳米碳管的电解液添加剂

说明书

技术领域

本发明是关于一种用于铅酸电池的电解液，特别是关于一种含有纳米碳管及二氧化硅的电解液。

背景技术

查电池大都是由阴、阳电极、电解质及外壳所组成，其中，阴极是用以获得较高性能，阳极是用以增加进行反应的表面积，电解质一般亦称为电解液。

电解液在电池中的阴阳极发生了氧化还原反应后，电子通过外部线路传递而产生电流，在内部带电离子则是通过电解液在阴阳极之间传递，因此采用一个好的电解液可使阴阳极的放电更有效率。而在电解液材料的选择上，必须具有不与电极的活性物质发生反应、具有高介电常数、低黏度以提高离子导电度、具有高沸点、低熔点以增广电池的操作温度范围以及本身的性质稳定等特性。

且电池的内阻决定于电极板的电阻与离子流的阻抗，在充、放电过程中，电极板的阻抗是不变的，但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而有所变化。

铅酸电池中电解液采用硫酸溶液，一般电解液中是以选用硫酸密度1.1g/ml至1.6g/ml溶液，换算为硫酸的重量百分比系介于16至70重量百分比之间。铅酸电池又可分为一般非胶体电池与胶体电池，而胶体电池比较不会渗出硫酸电解液，具有环保的优势。一般非胶体电池与胶体电池两者的差异，就在于胶体电池的电解液中含有约3重量百分比以上的二氧化硅，此浓度的二氧化硅在硫酸溶液中会形成胶体，故称为胶体电池。二氧化硅在硫酸溶液中是否会形成胶体，除了二氧化硅的重量百分比外，也取决于硫酸溶液中的酸浓度与温度，以及所使用二氧化硅的种类与特性。

纳米碳管为纳米级的管状物质，是二十一世纪纳米科技的代表材料之一，由于该特殊的结构，使其具有非常优异且独特的机械、电子、光电、热传导和化学等特性，使得它具有许多潜在的用途，且近年来已快速推广至各个不同的领域。

在电池相关领域中，纳米碳管最广泛的应用是用在各种电池的电极，例如美国专利7,029,796、7,029,794、6,703,163、6,440,610与中国台湾专利号1232607以及WO2005022666将纳米碳管用于锂电池的电极；美国专利6,706,431纳米碳管用于燃料电池的电极；中国台湾专利号1241029将纳米碳管用于太阳电池的电极；中国台湾专利号1236779将纳米碳管用于镍氢电池的电极；中国专利公开号CN1505186与美国专利公开号US2005181282将纳米碳管用于铅酸电池的正负极。美国专利6,917,181揭示一种电源供应器，其中使用了电极上带有纳米碳管的电池。美国专利6,805,985也揭示一种使用纳米碳管作为燃料电池的储氢材料。美国专利6,781,817揭示一种电极上带有纳米碳管的电容器。美国专利6,454,816将纳米碳管用于超级电容的电极。

纳米碳管在电池电解液中的相关应用，是目前较少被注意的领域。中国专利公开号CN1505191(授权公开号CN 1219336C，专利号ZL02144681.4)揭示一种适合用于加入铅酸蓄电池电解液中的，内含纳米碳质材料与分散剂的水性添加剂，其中纳米碳质材料与分散剂的比为100∶10-100∶60。经换算得知，该添加剂中一维纳米碳质材料占电解液重量比的0.63-45.5％。将该添加剂加入铅酸蓄电池中，可提高铅酸蓄电池的活性物质利用率，但仅仅使铅酸蓄电池的充电容量提高7.7％(由3.9Ah提高到4.2Ah)。但在该专利中对电池的充电容量的提升并不够高，产业上仍须要有更高提升效果的电解液。且该专利技术未提供大电流快速充电的功效。