[发明专利]一种高电容量胶体电解质及制法

说明书

本发明涉及铅-酸电池中不流动电解质及其制法，也就是铅酸蓄电池中具有高电容量胶体电解质及其制造方法。

铅-酸蓄电池一直作为蓄电池的主要品种之一，广泛地应用于各个行业。但是由于它存在着渗酸溢酸、产生酸雾污染环境，使用维护不便等缺点，给用户造成了很多麻烦。

近年来使用硅胶体电解质把硫酸吸收到胶体中形成凝固相，制成胶体电解质蓄电池，从而避免了硫酸的渗、溢现象。许多人在硅胶体电解质用于蓄电池的研究方面作了大量的工作，产生了众多的专利和非专利文献。

中国专利CN2045148号文献公开了一种双胶层胶体蓄电池，将蓄电池设计成上下两层结构，底层凝胶由8～10％的硅酸钠，6～8.5％的二氧化硅，1～2％的磷酸，0.05～0.15％的聚乙烯硫酸钠和稀硫酸所组成。顶层凝胶由15～22％的硅酸钠，3～6％的二氧化硅，1～2％的磷酸和稀硫酸所组成。

中国专利文献CN2072278号给出了一种高容量胶体蓄电池的制法，其特征是：在蓄电池的顶部装有缓冲装置，在注入孔上装有酸雾处理装置。

中国专利文献CN1056019号给出了一种高电容量的胶体电解质的配方，胶体中含二氧化硅3～9.9％，硫酸48.1～75％，氢氧化铝0.1～0.5％；其中硫酸与二氧化硅的重量比为4.5～10.5％。该发明的目的是给出一种新型、高电容量的胶体电解质及其制法。

在上述文献中，有的胶体电解质中的硅酸钠与硫酸的比例不合适，仍存在着酸的渗溢现象，有的要改变电极结构，使用特殊材料制作，使蓄电池制造工作更加复杂，成本提高，不利于推广；同时，由于胶体电解质各成分的配比不合理，且加有添加剂，使胶体蓄电池的电容量与现有的铅酸蓄电池的电容量相比差距较大，一般情况下电容量仅达同类铅酸蓄电池的80％左右，就是中国专利文献CN1056019给出的最好结果，其最高容量才达91.6％。所以如何提高胶体蓄电池的电容量仍是当前急待解决的技术问题。

本发明的目的在于，使生成的胶体电解质用于灌注蓄电池后可产生电容量更高的胶体蓄电池。并且生成的胶体电解质不易水化、不易龟裂，具有良好的触变性，便于一次性灌注，操作方便。用此电解质灌注的蓄电池，使用寿命长，放电性能稳定，起动性能良好，自放电系数小，适于大功率供电，使用维护方便。

本发明的目的还在于提供一种制备上述高电容量胶体电解质的方法，该方法简便易行，易于操用。

本发明的目的还在于便于胶体蓄电池的规模生产，生产成本降低。

本发明的目的又在于，使制备胶体电解质的过程便于操作者安全生产，生产过程中，不产生酸雾，生成的胶体蓄电池不渗酸、不溢酸，不会造成环境污染。

本发明的目的通过以下手段得以实现。

一种高电容量的胶体电解质中，每100克质量的胶体电解质含有硅溶胶(以二氧化硅计)9～18％、硫酸10～30％。其质量比为0.56～3.3％。

一种高电容量的胶体电解质及其制备方法，将市售硅溶胶或利用固体硅酸钠配制成的硅溶胶与蒸馏水制得硅凝胶；再将硅凝胶用蒸馏水洗去硅凝胶胶体中的大部分钠离子；再将所洗得的硅凝胶与硫酸、蒸馏水加入到耐酸反应容器中进行混合反应，反应过程中不断搅拌，并用盐水或冰水等降温，三者加入的次序是：先将硫酸慢慢滴入(在搅拌下)蒸镏水中，制成稀硫酸，冷至室温；再加硅凝胶与蒸镏水形成的胶体溶液，并控制温度不超过50度，pH值为4～7。若＜4，则继续滴加硅胶体溶液，升高溶液的pH值；若＞7时，继续滴加稀硫酸，降低溶液的pH值；以控制pH值在要求的范围。最后使生成的胶体电解质中含二氧化硅9～18％，硫酸10～30％，滴加完毕，继续搅拌、反应、冷却2～4小时，直到室温；这样就制得了高电容量的胶体电解质。

将生成的高电容量胶体电解质灌入备好的铅酸蓄电池壳体容器中，用电压380V、电流5～15A进行两次48～72小时的充电及放电过程，即制得了高电容量的胶体蓄电池。

在上述制备过程中，洗去硅溶胶中的大部分钠离子是制备高电容量电解质的关键，实验表明：钠离子含量越低，胶体电解质的电容量越高。

洗去硅溶胶中大部分钠离子的操作是这样进行的：用布将含蒸馏水的硅溶胶包住，放入甩干机或离心机中，脱水；脱水后再将硅凝胶浸入蒸馏水中，然后再包住脱水甩干；如此重复六到八次。