[发明专利]一种蓄电池内化成胶体电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池电解质，尤其是涉及一种蓄电池内化成胶体电解质及其制备方法。

背景技术

目前动力型铅酸蓄电池主要应用在电动自行车、电动道路车领域。国内的铅酸蓄电池一般都采用电解液或胶体电解质，由于胶体电解质具有不流动性、不易漏酸、可防止活性物质脱落、减少自放电等优点，在反应过程中具有明显的优势。然而就胶体电池来说，最关键的是胶体电解质的配方，不同的配方对电池的性能影响很大。

授权公告号CN1222070C，授权公告日2005年10月5日的中国专利中公开了一种蓄电池胶体电解质，以该胶体电解质重量计，由以下重量百分数的组分组成：纳米级二氧化硅2%~12%，聚丙烯酰胺0.01%~0.2%，磷酸0.1%~1.0%，余量为重量百分浓度35%~40%的硫酸水溶液。该胶体电解质的不足之处在于：（1）添加有气相法所生产的纳米级二氧化硅（气相二氧化硅），该纳米二氧化硅的成本非常高，直接增加了生产成本；（2）纳米二氧化硅在水中的分散性能差，易团聚，简单混合易造成胶体电解质结块，分层，得到胶体电解质均一性与稳定性差。

发明内容

本发明是为了解决现有技术的蓄电池胶体电解质生产成本高，均一性与稳定性差的问题，提供了一种配方合理，生产成本低，均一性与稳定性好的蓄电池内化成胶体电解质。

本发明还提供了一种蓄电池内化成胶体电解质的制备方法，该制备方法工艺步骤简单，可操作性强，生产成本低，适合工业化大规模生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蓄电池内化成胶体电解质，由以下质量百分比的组分组成：10~30%硅溶胶，50~55%稀硫酸，0.02~0.04%聚丙烯酰胺，0.06~0.1%磷酸，0.5~1.2%硫酸钠，1.5~2%硫酸钾，余量纯化水。本发明摒弃了气相纳米二氧化硅，选用硅溶胶作为凝胶剂，硅溶胶中含有二氧化硅，且二氧化硅的分布非常均匀，另外，硅溶胶的成本相对于气相纳米二氧化硅大大降低，最重要的是硅溶胶在水中的分散性能非常优越，只需进行常规搅拌即可分散，无需进行高速剪切搅拌，而且不会造成胶体电解质结块、分层，得到的胶体电解质均一性与稳定性好；磷酸可使电池放电时极板具有较高孔率，阻止电池表面形成硫酸铅枝晶，提高电解液在铅膏中的扩散速度，提高了活性物质利用率和蓄电池的充电接收能力；硫酸钠可提升电解液中SO4^2-离子的含量，通过同离子效应可降低电池放电后产生硫酸铅在电解液中的溶解度，从而防止正负极板短路；聚丙烯酰胺可提高了胶体的粘度，保证酸液与硅溶胶中SiO₂形成牢固的网状结构，有效防止电解液分层，提高胶体电解质的稳定性，降低极板内阻，提高电池充电接收能力；硫酸钾可使电池极板活性物质与板栅之间形成一层导电层，阻止极板因循环形成CaSO₄的高阻抗隔离层，降低活性物质的导电电阻，提升电池的循环性能。本发明对胶体电解质的配方进行了整体优化，配方合理，成本低，通过各组分之间的协同作用，得到的胶体电解质均一性与稳定性好，且具有良好的导电性能，可提高电池充电接收能力与循环性能，有效解决了现有胶体电解质生产成本高，均一性与稳定性差的问题。

作为优选，所述硅溶胶的性能指标为：SiO₂的质量百分含量为10~12%，Na≤0.1%，Fe≤0.005%，Cl≤0.008%，硅溶胶pH为8.5~9.5。本发明通过对硅溶胶性能指标的严格限定，以保证得到的胶体电解质及电池具有较佳的综合性能。

作为优选，所述稀硫酸中硫酸的质量浓度为1.5~1.6g/ml。

一种蓄电池内化成胶体电解质的制备方法，包括以下步骤：

（1）按上述配比准确称量各组分后，先将硫酸钠、硫酸钾与稀硫酸混合均匀，再依次加入聚丙烯酰胺、磷酸，得酸液。

（2）将酸液放入冷酸机系统进行循环冷却，降温至-8~-5℃后，加入硅溶胶搅拌均匀，最后加入纯化水搅拌均匀即得胶体电解质。本发明的制备方法简单，只需将各组分按次序混合进行常规搅拌即可，无需进行高速剪切混合，可操作性强，适合大规模工业化生产，同时通过严格限定各组分的混合顺序以保证胶体电解质的均一性与稳定性。

因此，本发明具有如下有益效果：

（1）对胶体电解质的配方进行了整体优化，配方合理，成本低，通过各组分之间的协同作用，胶体电解质均一性与稳定性好，且具有良好的导电性能，可提高电池充电接收能力与循环性能；