[发明专利]蓄电池的电解质组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铅-酸蓄电池的电解质材料及其制备方法，特别涉及用于铅-酸蓄电池的胶体电解质组合物及其制备方法。

背景技术

目前，在铅-酸蓄电池生产中普遍使用胶体电解质，其中一种的主要制备方法是以气相纳米二氧化硅纳米粉末为成胶剂，将该胶体电解液应用于铅酸蓄电池中，可以改善铅酸电池的电性能，延长使用寿命。

由于气相二氧化硅纳米粉末具有良好的触变性、流动性、增稠性，近年来被广泛作为改善蓄电池电解液功能的首选材料。

例如，申请号为02152351.7的中国专利申请中公开了一种蓄电池胶体电解质，该电解质采用粒径为5nm-50nm的二氧化硅2％-12％、聚丙烯酰胺0.01％-0.2％、磷酸0.1％-1.0％和硫酸溶液配制，目的在于克服因胶体触变性差、易水化、老化快、易发干及产生龟裂而导致的蓄电池内阻增加、自放电快速、电池容量下降、寿命短的问题。

又如，申请号为03112132.2的中国专利申请中公开了一种铅酸蓄电池胶体电解质，其主要由稀硫酸电解质、纳米级气相二氧化硅、聚丙烯酰胺、磷酸、多元醇活性剂配制而成，目的是提高胶体电解质的触变性、胶凝性和流变性。

但是，由于纳米二氧化硅粒径小且比表面积大，极易相互吸附产生团聚而沉降，应用到蓄电池电解液中，会因不能良好的分散和沉降分层而影响使用效果。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述问题而提供一种铅酸蓄电池的电解质组合物及其制备方法，具有良好的分散性，长时间使用后无沉降、无絮凝和无分层，有效改善和提升蓄电池环保和使用性能。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供用于铅酸蓄电池的电解质组合物，包括以下重量份配比的原料：分散介质25-35、无机酸溶液60-75、纳米级气二氧化硅1.5-2.5、分散剂0.01-0.2、消泡剂0.01-0.2。

其中，原料的重量份配比优选：分散介质28-32、无机酸溶液66-70、纳米级气相二氧化硅1.8-2.1、分散剂0.02-0.1、消泡剂0.02-0.1。

其中，分散介质为去离子水，在25℃下其电阻率大于或等于16兆欧/厘米。

其中，无机酸溶液为硫酸溶液和磷酸溶液，特别是，硫酸溶液与磷酸溶液的重量份配比为30-70∶1。其中，硫酸溶液在25℃下的密度为1.4-1.8，磷酸溶液在25℃下的密度为1.0-1.3；特别是，硫酸溶液在25℃下密度为1.5-1.6，磷酸溶液在25℃下密度为1.05-1.12。

其中，纳米级气相二氧化硅的粒径为20-40nm，比表面积为300m²/g以上。

其中，分散剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚丙烯酰胺、聚氧乙烯失水山梨糖醇硬脂酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物、聚醚改性聚有机硅烷分散剂SF-722中的一种或多种。特别是，分散剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

特别是，聚氧乙烯失水山梨糖醇硬脂酸酯为吐温-60；脂肪醇聚氧乙烯醚为平平加-0；聚丙烯酸选择聚丙烯酸分散剂FD-324；丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物选择聚羧酸分散剂ZF321TY211。

其中，消泡剂为聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂、酯类消泡剂中的一种或多种。

特别是，聚醚类消泡剂选自聚醚消泡剂PPG、聚醚消泡剂PPE、聚醚消泡剂GP、聚醚消泡剂GPE中的一种；特别是，有机硅类消泡剂选择有机硅消泡剂FAG470、有机硅消泡剂XPJ284、有机硅消泡剂FD-863、有机硅消泡剂SF-815中的一种；特别是，酯类消泡剂选择磷酸三丁酯。

本发明的另一方面提供一种制备上述用于铅酸蓄电池的电解质组合物的制备方法，按照以下重量份配比备料：分散介质25-35、无机酸溶液60-75、纳米级气相二氧化硅1.5-2.5、分散剂0.01-0.2、消泡剂0.01-0.2，其中无机酸溶液为硫酸溶液和磷酸溶液，按照如下顺序进行制备：

1)用70-80％的分散介质与分散剂、消泡剂和纳米级气相二氧化硅混合均匀，对其进行分散处理形成纳米二氧化硅混合分散液；

2)向混合分散液中，搅拌下加入无机酸溶液中的硫酸溶液，搅拌均匀后加入余量的分散介质；

3)边搅拌边投入无机酸溶液中的磷酸溶液，使其混合均匀。

其中，原料的重量份配比优选：分散介质28-32、无机酸溶液66-70、纳米级气相二氧化硅1.8-2.1、分散剂0.02-0.1、消泡剂0.02-0.1。

其中，分散介质为去离子水，在25℃下其电阻率大于或等于16兆欧/厘米；