[发明专利]渐变式蓄电池胶体与制备方法及蓄电池的加胶技术

说明书

技术领域

本发明涉及到一种渐变式蓄电池胶体与制备方法，及采用该胶体生产渐变式胶体蓄电池的加胶技术。

背景技术

为了使铅酸蓄电池在充电时不会有酸雾冒出来，在使用过程中不会有酸液漏出来，人们设法将硫酸电解液做成胶体，使其“固定”在电池内部。于是就有胶体电池诞生出来。

上世纪六十年代做出的胶体电池容量低、内阻大，没有得到市场认可，停了近20年。八十年代伪科学做出的胶体电池容量更低、寿命很短。国内普遍对胶体电池持否定态度。直到八十年代末期，德国阳光公司的管状胶体电池随仪器一同进入我国，使用效果很好。于是从九十年代后期国内又开始研究胶体电池。

目前国内也有胶体电池上市，但其自放电速度较大，容量也达不到要求，使用寿命较短。尤其是一些假冒产品，性能更是低劣。德国阳光公司的胶体电池寿命长但比能量低，价格又是本国AGM产品的6倍。

1、现有胶体电解质的制造方法有：

(1)用水玻璃为原料将高模数(M 3.0～3.5)的水玻璃，用纯水调稀至密度为1.05～1.06g/cm³，经过阴、阳离子交换树脂处理，除去Na⁺离子及其它有害杂质，用硫酸调节PH≈6，充分搅拌后静置过夜，此时胶粒的直径大约为4～5nm，经90℃加热陈化，颗粒可长大7～8nm，经过浓缩后，即成硅溶胶。有了硅溶胶以后，再去配制胶体电解质。这种方法工艺过程很长，设备较多，质量不容易控制。

(2)用气相SiO₂为原料

将气相SiO₂分散到水中，通过高速搅拌(2000～3000rpm)约20min，使其粘度达到一定的数值，即成硅溶胶。如果搅拌速度太快(＞4000rpm)，则会使凝胶分子受到严重破坏，还使小颗粒胶团分散，颗粒变得更小，对电池性能不利。气相SiO₂的粒度，要分布均匀，粒径10～20nm，如果胶粒太小(＜5nm)，则它们相互接触的表面积增大，胶粒间很容易生成硅氧键，这种键的生成是不可逆的，因而凝胶速度快，且生成的凝胶硬度大，难切稀，触变性很差。若将这种胶体注入电池，会使电池内阻增大。若SiO₂粒子太大，胶粒间难于生成硅氧键，而靠酸碱结合以氢健的形式构成三维结构。氢健是分子间的弱结合，容易拆开，凝胶网络形成很慢，凝胶弹性变差。如将这种胶体注入电池，必然出现电池漏液，达不到固定电解液的目的。

(3)由市售硅溶胶制备硅凝胶

通常根据市售硅溶胶生产厂家规定的硅溶胶与硫酸溶液的比例，将二者混合搅拌后，在出现凝胶之前注入电池，使其进入极板和隔膜之间后进行凝胶。本方法受电池结构的限制，不能同时控制电解液和SiO₂的浓度。

2、胶体电解质灌注技术

现有胶体电解液的灌注方法有如下几种：

(1)直接灌注法

将配制好的胶体电解液，搅拌切稀后，尽快的灌入电池。这种方法适合于采用平板式隔板的电池或管状正极的电池。用这种方法做成的胶体铅酸电池内阻大，大电流放电性能不好。

(2)先酸后胶法

先将高浓度的硫酸加入电池，待极板和隔板充分浸泡后倒出剩余的酸，然后加入硅溶胶。由于先加入的硫酸浓度高于电池工作需要的硫酸浓度，那么硅溶胶加入电池时会使电池温度升高。此外，酸和胶在电池内的混合均匀性不容易控制。

发明内容

本发明的第一目的是为了克服德国阳光公司管状胶体电池内阻大的缺点，发扬其寿命长的优点；同时为了发扬AGM电池内阻小的优点，克服其寿命短的缺点，我们开发了渐变式蓄电池胶体，同时具有内阻小，可大电流充电和放电，并且自放电速度小，寿命长的优点。

本发明的第二目的是生产渐变式蓄电池胶体的工艺简单，设备少，质量容易控制的渐变式蓄电池胶体制备方法；

本发明的第三目的是铅酸电池内阻小，大电流放电性能好，酸和胶在电池内的混合均匀性容易控制的蓄电池的加胶技术。

为了达到上述目的，本发明的第一目的是这样实现的，其是一种渐变式蓄电池胶体，其特征在于：包括电阻≥100万Ω·cm的高纯水、分析纯硫酸、200号气相SiO₂、复合添加剂；其重量比分别为：

1)1号胶体包括53％～62％的高纯水、36％～45％的分析纯硫酸、1.5％～2％的200号气相SiO₂及0.3～0.5％复合添加剂，它们为重量百分比；