【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铅碳电池领域，特别涉及一种电解液及其制备方法和在胶体铅碳电池中的应用。
技术介绍
1、在各种能源技术中，铅酸电池(lab)被认为是一种很有前途的储能技术，因为其在hev中应用具有成本低和安全性高的优势。除了具有众多优点外，负极硫酸化限制了铅酸蓄电池的应用。在放电过程中，铅颗粒转化为pbso4。然而，在铅酸蓄电池系统中，在充电过程中，铅酸蓄电池负极中pbso4向海绵状金属pb的转化过程受到限制。随着pbso4晶体尺寸的不断增大，致使逆向反应受到限制。为了最大限度地减少硫酸铅大晶粒的形成，提高电池的运行效率，研究人员在负极活性物质中掺入一定量的碳材料，构建出内混型铅碳电池。内混型铅碳电池作为一种高效的储能技术，具有充放电稳定性、可再生性和安全性高的优点，在hev、微电网和大规模储能领域展现出广阔的应用前景。
2、传统的铅酸电池采用稀硫酸溶液做电解质。由于在电池操作过程中会出现酸分层现象，即在电池使用过程中，随着充放电循环的不断进行，电池槽下部的硫酸的浓度会不断增加，致使电解液在电池槽内部形成沿上下方向的浓度梯度分布。下部过高的酸浓度会加速电极活性物质的不可逆硫酸盐化和板栅的腐蚀速度。为了解决这个问题，产生了胶体铅酸电池技术。
3、在使用吸收式玻璃隔板(agm)的阀控铅酸电池(vrla)中，硫酸作为电解液吸附在吸附玻璃隔板中。在凝胶电解液vrla中，通过凝胶剂与硫酸电解液的相互作用形成凝胶电解液。气相二氧化硅由于其良好的三维网状结构、良好的触变性和高容量等优点，通常被用作凝胶剂。这类胶体电解液虽然
技术实现思路
1、为了提升胶体电解液的电导率，提升电池循环寿命，考虑在胶体电解液中掺加低析氢高导电碳材料提升电解液的电导率，降低电池内阻，延长电池循环使用寿命。提出以下方案：
2、根据本申请的一个方面，提供一种电解液，所述电解液用于胶体铅碳电池；
3、所述电解液包括低析氢碳材料和含有二氧化硅的硫酸溶液；
4、所述电解液中，所述低析氢碳材料的质量分数为0.1～10wt％。
5、所述含有二氧化硅的硫酸溶液中，二氧化硅的质量分数为0.01～20wt％；
6、可选地，所述含有二氧化硅的硫酸溶液中，二氧化硅的质量分数为0.5～5wt％；
7、可选地，所述含有二氧化硅的硫酸溶液中，二氧化硅的平均粒径为0.1nm～5μm；
8、可选地，所述含有二氧化硅的硫酸溶液中，二氧化硅的平均粒径为500nm～2μm；
9、可选地，所述含有二氧化硅的硫酸溶液中，所述硫酸的浓度为1.1～1.4g/ml。
10、所述低析氢碳材料通过以下步骤获得：
11、(1)将含有镓盐、高分子聚合物和水的原料混合，得到混合液a；
12、(2)将所述混合液a与多孔活性碳材料混合，得到浆料b；
13、(3)将所述浆料b与含有强还原剂的溶液搅拌混合，干燥，得到所述低析氢碳材料。
14、(1)中，所述镓盐选自硝酸镓、硫酸镓、磷酸镓或氯化镓中的至少一种；
15、可选地，所述高分子聚合物选自聚二烯丙基二甲基氯化铵(pdda)和/或聚二烯丙基二甲基氯化铵衍生物；
16、可选地，所述衍生物选自聚二烯丙基三甲基氯化铵、聚二烯丙基四甲基氯化铵、聚二烯丙基三甲基氯化钠、聚二烯丙基三甲基氯化钾、聚二烯丙基四甲基氯化钠或聚二烯丙基四甲基氯化钾中的至少一种；
17、可选地，所述混合液a中，镓盐的浓度为1～10mg/ml，以镓盐中镓元素的质量计；
18、可选地，所述混合液a中，所述镓盐的质量与所述高分子聚合物的质量比为1∶0.1～100；
19、可选地，所述混合液a中，所述镓盐的质量与所述高分子聚合物的质量比为1∶10～40。
20、(2)中，所述多孔活性碳材料选自活性炭、活性炭纤维或膨胀石墨中的至少一种；
21、可选地，所述混合液a中的镓盐中的镓元素的摩尔量与所述多孔活性碳材料的内外表面积之和之比为1mmol∶1000～30000m2；
22、可选地，所述混合液a中的镓盐中的镓元素的摩尔量与所述多孔活性碳材料的内外表面积之和之比为1mmol∶2000～20000m2。
23、(3)中，所述强还原剂选自硼氢化钠和/或硼氢化钠衍生物；
24、可选地，所述含有强还原剂的溶液中，所述强还原剂的浓度为1～20g/l；
25、可选地，所述含有强还原剂的溶液中，所述强还原剂的浓度为1～10g/l；
26、可选地，所述含有强还原剂的溶液中的强还原剂的摩尔量与所述浆料b中的锌元素的摩尔比为1～30∶1；
27、可选地，所述搅拌混合包括以下过程：
28、所述浆料b在低温搅拌状态下，将所述含有强还原剂的溶液滴加到浆料b中，滴加后持续搅拌0.5～24h；
29、可选地，所述低温为-4～4℃；
30、可选地，所述低温为0～4℃；
31、可选地，所述干燥的温度为60～120℃；
32、可选地，所述干燥的时间为1～24h。
33、所述低析氢碳材料为单分散原子簇低析氢多孔活性炭复合材料，其中单分散原子簇(即镓原子簇)的颗粒尺寸为0.1～10nm，优选为0.1～5nm
34、根据本申请的另一个方面，提供一种上述的电解液的制备方法，包括以下步骤：
35、将含有所述低析氢碳材料和所述二氧化硅的硫酸溶液的原料混合，得到所述电解液。
36、根据本申请的另一个方面，提供一种胶体铅碳电池，所述胶体铅碳电池包括电解液；
37、所述电解液选自上述的电解液或上述的制备方法制备的电解液。
38、所述胶体铅碳电池还包括正极和负极；
39、所述负极的制备包括：
40、(1)按重量份数计，将500～800份铅粉、0.01～20份碳材料、6～10份硫酸钡、0.1～0.5份长度为0.1～5mm、直径为100nm～5μm的聚丙烯短纤维搅拌预混合，边搅拌边向预混的粉料中加入50～100份去离子水，持续搅拌1～60min得到铅膏；
41、(2)将铅膏刮涂到金属铅板栅上，铅膏充满金属铅板栅上的通孔，经固化干燥得到铅碳电池负极；固化温度30～50℃，湿度为70～95％，固化时间为10～30小时；干燥温度为60～120℃，干燥时间为10～30小时。
42、所述负极的制备包括：
43、按照上述负极制备a中步骤(1)和步骤(2)相同的工艺步骤制备铅酸电池正极，与其不同之处在于正极不添加任何碳材料；
44、将正极和负极组装成铅碳电池，向电池中添加上述电解液，并且电解液与负极铅膏的活性物质总质量(负极铅膏中的铅粉)的质量比为60～120∶50，优选83∶57.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，
5.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，
7.一种权利要求1～6任一项所述的电解液的制备方法，其特征在于，
8.一种胶体铅碳电池，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李先锋，阎景旺，席耀宁，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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