[发明专利]胶体电解质混合装置、胶体电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶体电解质技术领域，尤其涉及一种胶体电解质混合装置、胶体电解质及其制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池是一种以铅及其氧化物为电极、硫酸溶液为电解液的蓄电池，具有价格低廉、原材料易于获得、适于大电流放电、环境温度范围广泛等优点。铅酸蓄电池一般分为开口式铅酸蓄电池和全封闭式铅酸蓄电池，由于开口式铅酸蓄电池具有维护工作繁重、腐蚀周围设备、污染环境的缺点，无需维护的阀控密封铅酸蓄电池(VRLA，Valve-Regulated Lead Acid Battery)获得了广泛的应用。

目前国内外一般采用AGM技术或者胶体(Gel)技术生产阀控密封铅酸蓄电池，其中，AGM技术主要是采用吸附式超细玻璃纤维棉隔板存储电解质，胶体技术主要是采用胶体电解质。其中，AGM技术制备得到的阀控密封铅酸蓄电池存在电解液容易分层、使用过程中容量衰减快、循环寿命短等缺陷，而胶体技术制备得到的阀控密封铅酸蓄电池具有不易漏酸、可防止活性物质脱落、减少自放电、延长电池寿命等优点，在应用过程中具有明显的优势。

胶体电解质是采用胶体技术制备阀控密封铅酸蓄电池的关键。胶体电解质呈弹性不流动的凝胶状，以氢键形式构成三维网络，将硫酸电解液络合于其中。当蓄电池充放电时，硫酸电解液通过三维网络间的通道自由参与活性铅反应，从而实现蓄电池的电化学反应。蓄电池的性能与胶体电解质的配方及混合均匀程度密切相关，现有技术公开了多种胶体电解质，如申请号为02152351.7的中国专利文献公开了一种胶体电解质，包括2％～12％的纳米二氧化硅、0.01％～0.2％的聚丙烯酰胺、0.1％～1.0％的磷酸和余量的硫酸水溶液。该胶体电解质在电池循环过程中可以减缓基板活性物质的脱落，避免电解液分层现象，但是其容量较低。申请号为200810044335.8的中国专利文献公开了一种胶体电解质，包括稀硫酸、二氧化硅、硫酸羟胺和二氧化锡，该胶体电解质具有较高的导电性，有利于形成多孔电极，从而有利于硫酸的扩散，蓄电池的循环寿命较长，但是，该蓄电池的蓄电容量较低。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种胶体电解质混合装置、胶体电解质及其制备方法，采用本发明提供的胶体电解质制作的蓄电池具有较高的容量、良好的放电性能和较低的内阻。

本发明提供了一种胶体电解质，包括：

0.3wt％～0.6wt％的纳米二氧化硅；

0.02wt％～0.7wt％的硅酸钠；

0.01wt％～0.3wt％的柠檬酸三钠；

余量为硫酸水溶液。

优选的，所述硫酸水溶液的比重为1.25g/cm³～1.28g/cm³。

优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为10nm～50nm。

本发明还提供了一种胶体电解质混合装置，包括：

设置有进料口和出料口的罐体；

置于所述罐体内的转子，所述转子包括旋转轴和与所述旋转轴末端相连的螺旋叶片；

固定在所述罐体上的第一导流筒，所述螺旋叶片位于所述第一导流筒内；

驱动所述转子转动的电机；

与所述罐体进料口相连的原料存储装置。

优选的，还包括固定在所述罐体上的第二导流筒，所述旋转轴位于所述第二导流筒内，所述第一导流筒固定于所述第二导流筒的末端。

优选的，所述进料口设置在所述罐体的顶部，所述出料口设置在所述罐体的底部。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的胶体电解质的制备方法，包括以下步骤：

a)将硫酸水溶液、柠檬酸三钠和硅酸钠加入到上述技术方案所述的胶体电解质混合装置的罐体中；

b)将纳米二氧化硅加入到上述技术方案所述的胶体电解质混合装置的原料存储装置中；

c)开启上述技术方案所述的胶体电解质混合装置的电机，搅拌后得到胶体电解质。

优选的，所述步骤c)具体包括：

c1)开启权利要求4～6任意一项所述的胶体电解质混合装置的电机，以10m/s～20m/s的线速度进行第一次搅拌；

c2)以30m/s～50m/s的线速度进行第二次搅拌，得到胶体电解质。

优选的，所述步骤c1)中，所述第一次搅拌的时间为5min～10min。

优选的，所述步骤c2)中，所述第二次搅拌的时间为20min～30min。