铅酸蓄电池胶体电解液及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液及制备方法，该电解液主要由二氧化硅、硫酸、去离子水组成，同时加入了质量百分比０．５～５％的羟甲基纤维素（ＨＰＭＣ）、０．１％～０．５％的无水硫酸钠和／或硫酸钾及０．１％～２％的醇类添加剂。制作中将电解液进行了高速分散，采用均质机进行处理，所制得胶体电解液体系稳定、胶体颗粒分散均匀，长期使用不易水化分层，有效提高了铅酸蓄电池的使用性能、延长使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于化学电源

技术介绍
铅酸蓄电池从问世到如今，一直是军用、民用领域中使用最广泛的化学电源。 由于它使用硫酸电解液，运输过程中会有酸液流出，充电时会有酸雾析出来，对环境和 设备造成损害。人们就试图将电解液“固定”起来，将电池密封起来，于是使用胶体电 解液的铅酸蓄电池应运而生。胶体铅酸蓄电池是对铅酸蓄电池的一个较大的革新改造，广泛用于电力、电 信、通信电源系统、军用通信台站、电动车等应用领域。胶体铅酸蓄电池具有运输方 便、不漏酸、无酸雾、耗水慢、抑制极板腐蚀和变形、防止活性物质脱落、维护周期长 等优点。胶体铅酸蓄电池在20世纪20年代由美国人开始研究，1966年得到工业化生产。 我国从50年代开始研究开发胶体铅酸蓄电池，于80年代末90年代初达到高潮。电解液 是胶体铅酸蓄电池的关键组分，其主要成分为凝胶剂和硫酸，凝胶剂通过其表面的羟基 形成氢键，在体系中形成空间网状结构，将硫酸和水包裹在其中，因此胶体电解液在静 止不动时呈固体状。当受到一定的剪切力时，其三维网状结构迅速解体，胶体电解液呈 水溶液状。目前国内胶体电池厂家越来越多，但其质量参差不齐，胶体电解液性能还存在 很多问题。专利CN1128807A公开了一种胶体电解液，这种由水玻璃、硫酸、硫酸铝、 硫酸镉、硫酸镁、蒸馏水组成的胶体电解液，具有导电性能好，抗腐蚀，耐高温、抗严 寒、长期搁置不用也能保持一定的电量，并且成本低的特点。但采用传统的硅溶胶配制 胶体电解液，存在内阻大、放电性能下降，电解液容易水化分层，不适合与AGM隔板组 装等缺陷。专利技术专利CN1750312公开了一种铅酸蓄电池胶体电解液，其组分由纳米级二氧 化硅、羧甲基纤维素钠盐(CMC)、硫酸亚锡、硫酸以及水组成。该专利技术的优点是改进胶 体电解液，提高充电接受能力，提高蓄电池容量，保证蓄电池一致性，并减少失水量， 保护极板，提高了蓄电池的循环寿命。但该方法成本较高，制作的胶体电解液仍存在长 期使用后胶体电解液水化分层、电阻大、寿命短等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有胶体电解液的不足提供一种不易水化分层、电解液体 系稳定、寿命长、成本低、使用性能好的胶体电解液及制备方法。本专利技术的技术方案是铅酸蓄电池胶体电解液，主要由二氧化硅、硫酸、纯水 组成，其改进之处是该电解液中加入羟甲基纤维素、无水硫酸钠和/或硫酸钾及醇类添 加剂，各成分在电解液中的质量百分比为纯水38% 52%，硫酸40% 55%，二氧化硅4% 10%，无水硫酸钠和/或硫酸钾0.1% 0.5%，羟甲基纤维素0.5% 5%，醇类 添加剂0.1% 2.0%。所述二氧化硅为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑；所述醇类添加剂为丙二醇、乙 二醇、丙三醇中的一种或几种任意比例的混合物。是首先按权利要求1所述各成分的比例备 料，然后操作如下A、将羟甲基纤维素加入40°C 80°C去离子水中，搅拌5 30分钟；B、再将无水硫酸钠和/或硫酸钾、醇类添加剂加入到溶液中搅拌溶解并冷却至室温；C、搅拌下向溶液中加入二氧化硅，二氧化硅全部加完后改用高速搅拌机对溶液 进行分散，搅拌机搅拌速度为500 2000转/分钟，搅拌时间10 60分钟形成胶体状 溶液；D、将胶体状溶液通过高压均质机进行处理，均质压力为15MPa 50MPa ；E、向处理后的溶液中缓慢加入密度1.4 1.6g/L硫酸，并搅拌冷却至室温制得 胶体电解液。以上未注明搅拌速度和时间的搅拌均为常规搅拌。本专利技术中加入的二氧化硅为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。气相法白炭黑、 气相二氧化硅由德国Degussa公司在1940年首次发现，目前主要是由卤硅烷(如四氯化 硅、四氟化硅、甲基三氯化硅等)在氢、氧火焰中高温水解生成二氧化硅粒子而获得， 由此制得的气相二氧化硅是无定形的超细颗粒。沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃 溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。其颗粒比气相法白炭 黑大，比表面积小，成本较低。两种白炭黑在本工艺中均可得到应用。加入的醇类添加剂为丙二醇、乙二醇、丙三醇中的一种或几种混合物，其在胶 体电解液中的质量百分比为0.1% 2%。醇类添加剂的加入有利于胶体颗粒的分散及稳 定。普通胶体电解液在长期使用后会发生水化分层现象，二氧化硅颗粒在电解液 中聚集沉淀，影响了胶体电解液性能，本专利技术采用耐酸性能较好的羟甲基纤维素对电 解液适当增稠，硫酸钠提高溶液的导电性，并采用了高压均质机对胶体溶液进行均勻 细化处理，胶体溶液进入均质机后，经过特定宽度的限流缝隙瞬间失压以极高的流速 (1000-1500米/秒)喷出，碰撞在均质机碰撞阀组件之一的冲击环上，产生空穴效应、撞 击效应、剪切效应等效应。经过这三种效应处理过后，物料粒径可均勻细化到IOOnm以 下，较大或团聚的二氧化硅颗粒得以分散。同时二氧化硅颗粒得到充分分散溶解，提高 了胶体电解液的稳定性。本专利技术的胶体电解液不易分层水化，性能稳定，满足胶体电池长寿命的使用要 求，同时成本低廉，与现有铅酸蓄电池胶体电解液相当。具体实施例方式实施例1称量40Kg去离子水，加热到50°C，倒入塑料容器中。将IKg羟甲基纤维素加入到塑料容器中，并搅拌10分钟，使羟甲基纤维素充分溶解。随即将O.lKg无水硫酸 钠、O.lKg丙二醇、O.lKg乙二醇加入到溶液中搅拌溶解并冷却至室温。搅拌下向溶液中加入8Kg德国德固赛S 200沉淀法白炭黑，白炭黑全部加完后用 高速搅拌机对溶液进行分散，搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间30分钟，形成胶体状 乳白色溶液。将得到的胶体状溶液通过高压均质机进行处理，均质压力为30MPa得到分散细 化的胶体溶液，最后向胶体溶液中缓慢加入50Kg密度1.46g/L硫酸，并搅拌冷却至室温 制得胶体电解液。实施例2称量去离子水40Kg，加热到60°C，倒入塑料容器中。称量3Kg羟甲基纤维素 加入到塑料容器中，并搅拌溶解20分钟。随即将0.2Kg硫酸钾、0.3Kg乙二醇、0.3Kg丙三醇到溶液中搅拌溶解并冷却至室温。搅拌下向溶液中加入5Kg德国瓦克N20气相法白炭黑，白炭黑全部加完后用高 速搅拌机对溶液进行分散，搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间50分钟形成胶体状乳白 色溶液。将得到的胶体状溶液通过高压均质机进行处理，均质压力为15MPa得到分散细 化的胶体溶液，最后向胶体溶液中缓慢加入55Kg密度1.4g/L硫酸，并搅拌冷却至室温制 得胶体电解液。实施例3称量去离子水50Kg，加热到40°C，倒入塑料容器中。称量0.6Kg羟甲基纤维 素加入到塑料容器中，并搅拌溶解5分钟。随即将0.2Kg无水硫酸钠和0.2kg硫酸钾、 O.lKg丙二醇、0.2Kg乙二醇、0.3Kg丙三醇类加入到溶液中搅拌溶解并冷却至室温。搅拌下向溶液中加入6Kg德国德固赛S200沉淀法白炭黑，白炭黑全部加完后用 高速搅拌机对溶液进行分散，搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间30分钟形成胶体状乳 白色溶液。将得到的胶体状溶液通过高压均质机进行处理，均质压力为50MPa得到分散细 化的胶体溶液，最后向胶体溶液中缓慢加入40Kg密度1.6g/L硫酸，并搅拌冷却至室温制 得胶体电解液。 将以上实施例制作的胶体电解液注入12V20Ah.小密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸蓄电池胶体电解液，主要由二氧化硅、硫酸、纯水组成，其特征是该电解液中加入羟甲基纤维素、无水硫酸钠和／或硫酸钾及醇类添加剂，各成分在电解液中的质量百分比为：纯水３８％～５２％，硫酸４０％～５５％，二氧化硅４％～１０％，无水硫酸钠和／或硫酸钾０．１％～０．５％，羟甲基纤维素０．５％～５％，醇类添加剂０．１％～２．０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，
申请(专利权)人：江苏双登集团有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]