[发明专利]一种胶体铅酸蓄电池的胶体电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种胶体铅酸蓄电池的胶体电解液，各组分所占质量百分比为：酸胶28～52％，水胶45～70％，阴离子型聚丙烯酰胺0.1～3％。所述酸胶由气相二氧化硅和硫酸按比例经混合搅拌而成；水胶由气相二氧化硅和水按比例经混合搅拌而成。本发明通过分别配制具有不同三维网状结构的酸胶和水胶，合理控制二氧化硅的含量，并提高阴离子型聚丙烯酰胺的添加量，有效改善所得胶体电解液的水化现象并可延长存储周期，提升其在胶体电池中的实用性和稳定性；同时本发明通过分别配制酸胶和水胶并将二者进行复配，可有效降低原料成本，且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

技术领域

本发明属于功能复合材料制备技术领域，具体涉及一种胶体铅酸蓄电池的胶体电解液及其制备方法。

背景技术

胶体铅酸蓄电池的使用寿命长，充放电循环性能好，电池可以部分荷电态运行、可耐深放电，并且具有高温性能比富液式电池和玻璃纤维隔板电池好、不容易发生热失控等优点。

目前行业上主要采用气相二氧化硅配制胶体电解液。气相二氧化硅的硅粒径小(通常在7～40nm)、比表面积大(通常在100～500m²/g)，具有特有的饱含多种硅羟基的分子结构，当气相二氧化硅分散在硫酸溶液介质中时，独立硅羟基之间容易以氢键相互连接，形成三维的网状结构的胶体，包裹住硫酸和水，从而可以固定硫酸和水。这种三维凝胶结构在无外力作用时呈固体状，受到一定剪切力后又能成水溶液状，具有很好可逆的触变性。

胶体在凝胶过程中会产生微孔裂纹，这种微孔裂纹能形成良好的“通道”，保证正极充电反应生成的氧气很好的到达负极复合生成水，从而起到免维护的作用。同时，电解液中的质子也通过该“通道”进行传递。但是其良好的可逆触变性，容易导致该胶体的三维结构发生变化，使得电解液在充电过程中出现水化现象，进而影响微孔裂纹“通道”有效作用。特别是对于有卧放要求的电池而言，水化现象会造成极大的安全隐患。

因此，胶体电解液性能的好坏是影响胶体蓄电池容量和循环寿命的关键因素之一，而如何形成合适稳定的胶体“通道”正是研发人员需要重点考虑的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种胶体铅酸蓄电池的胶体电解液，可有效改善或消除胶体电池的水化现象，提升其在胶体电池中的实用性和稳定性，保障电池的性能和安全问题；且涉及的制备方法简单，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种胶体铅酸蓄电池的胶体电解液，各组分所占质量百分比为：酸胶28～52％，水胶45～70％，阴离子型聚丙烯酰胺0.1～3％。

优选的，各组分所占质量百分比为：酸胶28～52％，水胶45～70％，阴离子聚丙烯酰胺1～3％。

上述方案中，所述酸胶由气相二氧化硅与硫酸按(0.5～5):100的质量比经混合搅拌而成，其中硫酸的密度为1.30～1.38g/cm³。

上述方案中，所述胶酸的具体制备步骤如下：在高速剪切搅拌器中，将气相二氧化硅分3～6次分散于硫酸中，分散过程中，以500～8000r/min的搅拌速率由低到高(搅拌速率)地对气相二氧化硅和硫酸进行搅拌分散，搅拌速率随着气相二氧化硅添加量的增加而增大，但不宜长时间高速搅拌，防止高速搅拌产生的热量散热不及时，可能破坏胶体的网状结构甚至结块的问题；全程分散时间为30～60min，得呈网状胶体结构的酸胶。

上述方案中，所述水胶由气相二氧化硅和水按(8～20):100的质量比经混合搅拌而成。

上述方案中，所述水胶的具体制备步骤如下：在高速剪切搅拌器中，将气相二氧化硅分3～6次分散于水中，分散过程中，每次气相二氧化硅的添加量依次减少，并以500～8000r/min的搅拌速率由低到高(搅拌速率)地对气相二氧化硅和纯进行搅拌分散，全程分散时间40～80min，得呈网状胶体结构的水胶。