一种铅酸蓄电池电解液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型胶体阀控式密封铅酸蓄电池电解液的制备方法，是在硫酸溶液加入气相二氧化硅和沉淀二氧化硅；沉淀二氧化硅加入后在溶液中的质量分数为0.1-1%。本发明专利技术的实质是通过添加剂沉淀二氧化硅分子内的二维结构将气相二氧化硅胶体的三维结构连接起来，优化胶体结构，改善胶液流动性，同时提高稳定性。通过添加与气相二氧化硅组分相同的沉淀二氧化硅，发现在一定范围的添加量时，可以改善单一气相二氧化硅胶体电解液的性能，提高单一气相二氧化硅胶体电解液的流动性，降低其粘度，有效改善胶体电解液灌胶困难。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及胶体阀控式密封铅酸(GEL-VRLA)蓄电池电解液的
，特别涉及胶体电解质的一种新添加剂。
技术介绍
胶体阀控式密封铅酸(GEL-VRLA)蓄电池具有较小的自放电速率、较长的使用寿命、较强的深循环能力等特点，目前正逐步变成通信、电力和电动车用电源的发展方向。 GEL-VRLA蓄电池提高了铅酸蓄电池的应用性能，扩大了其使用范围，是一种安全可靠的蓄电池。目前GEL-VRLA蓄电池用胶体电解液主要有硅溶胶胶体电解液体系和气相二氧化硅胶体电解液体系。前者因制备、储存和灌注简单，对环境污染少，生产成本低，目前在国内仍占有一定市场。但是此体系的电解液在电池充放电(特别是深放电)时，胶体电解液易水化分层，严重影响电池的性能。后者是国外几家大型胶体蓄电池企业(德国阳光、哈根，美国 DEKA, Trojan, Exide, SEC等)普遍采用的电解液，由于优越的电池性能，气相二氧化硅体系胶体电解液一时间被推广开来。但是由于技术封锁，国内自产气相二氧化硅技术不甚成熟， 产品质量不如国外进口，原料一直依赖进口；另外由于气相二氧化硅胶体电解液体系较大的粘度、较短的凝胶时间，对配胶、灌装设备提出了更高的要求。但是气相二氧化硅胶体电解液作为GEL-VRLA蓄电池技术的一个大的趋势，大多研究者尝试用无机和有机添加剂来改善气相二氧化硅电解液的性能。现有技术一无机添加剂常用的无机添加剂有硫酸盐、磷酸及硼酸等。硫酸镁、硫酸铝、硫酸钴作为配位掺杂剂， 可与1 2 +形成配位化合物，此化合物在酸性介质中是不稳定的，使得部分不导电的硫酸铅溶解返回到电解液中，这些添加剂阻止硫酸盐化，还能抑制早期容量衰竭，提高能量密度和低温启动性能。而在胶体电解液中加入SnSO4能够有效地延长电池循环寿命和抑制容量下降。另外许多学者还研究了在胶体铅酸蓄电池中加入磷酸的可能性。对磷酸作添加剂，说法不一有文献报道电解液中加入磷酸能降低氧气在电极上的析出速率，减少电池的失水量， 降低电池因为电解液干涸而造成失效的可能性；但也有文献报道磷酸的加入对蓄电池寿命的影响是不利的，而且随着磷酸含量的增加，这种趋势更明显。所以磷酸作为添加剂加入到蓄电池中是否对电池的寿命产生影响还有待进一步的研究。而Badawy等研究者指出虽然磷酸的加入阻止了正极的自放电，但是磷酸的加入降低了电池初始循环的容量，特别当磷酸浓度很高时，电池的低温性能很差(降低了 I^bSO4氧化成1 的速度)，而用硼酸代替磷酸却提高了 1 / PbO4氧化还原对的速度， 增加铅及其合金的耐腐蚀性，并解决了用磷酸作为添加剂加入到蓄电池中所遇到的问题。现有技术二 有机添加剂有机添加剂不仅可以改变胶体电解液的性质，也能改善电池的性能。因为有机添加剂分子中存在N、0、Al等原子，它们能够提供共用电子对，与硅键合形成配位键，改变了聚合物的球形空间结构，形成类似体型为高分子化合物的空间网状结构。这种结构能更好的包裹“自由水”，减小水的扩散速度，降低自放电率。常用有机添加剂主要是一些高分子聚合物，如聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、糊精、甘油等。其中聚丙烯酰胺起到吸收水分的作用，可作为稳定剂缓解胶体电解液的水化分层。也有用离子液体作为铅酸蓄电池添加剂的报道，三乙基硫酸氢胺、二丁基硫酸氢胺、苯甲基硫酸氢胺、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢胺等离子液体的加入可以提高压和仏的析出过电位，减少水损失，而且也可以加快PbSO4转变成1 的速度并增加正极活性物质的利用率；但它在某种程度上增加了极板板栅的腐蚀速率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善气相二氧化硅胶体电解液胶液流动性，致力于提高胶体电解质的稳定性，致力于优化胶体三维网络结构，从而提高铅酸蓄电池用胶体电解液的综合性能。本专利技术提供了一种铅酸蓄电池电解液制备方法，是以沉淀二氧化硅为添加剂制备胶体电解液的方法，包括以下步骤在1. 26^1. 30g/ml的硫酸溶液加入沉淀二氧化硅和气相二氧化硅；所述气相二氧化硅加入后在溶液中的质量分数为4%飞％，沉淀二氧化硅加入后在溶液中的质量分数为0. 1-1%。所述的铅酸蓄电池可以是胶体阀控式密封铅酸蓄电池。沉淀二氧化硅加入后在溶液中的质量分数优选为0. 5%。硫酸溶液的浓度优选为 1. 28g/mL·气相二氧化硅加入后在溶液中的质量分数优选为4%。加入所述的气相二氧化硅和沉淀二氧化硅后，在180(T2200r/min搅拌5(T70min。 优选在2000r/min搅拌60min。本专利技术优选方案如下在浓度1. 28g/ml的硫酸溶液中，加入气相二氧化硅使其质量分数为4%，再添加沉淀二氧化硅使其质量分数为0. 5%，高速搅拌一段时间制得胶体电解液。高速搅拌控制速度在约 2000r/min,分散时间控制在60min。由上述方法制备添加沉淀二氧化硅的胶体电解液应用于胶体铅酸蓄电池中。具体测试方法包括胶体电解液配制完成后即刻进行流动性和粘度测试；制得电解质干燥样， 进行kta电位、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)测试。本专利技术涉及胶体电解液添加剂以及此种胶体电解液的配制方法，实质是通过添加剂沉淀二氧化硅分子内的二维结构将气相二氧化硅胶体的三维结构连接起来，优化胶体结构，改善胶液流动性，同时提高稳定性。沉淀二氧化硅，是通过沉淀的方法制备而得，是一种水合的无定形硅酸的白色粉末，主要成分为二氧化硅，其组成可用mSiA · IiH2O表示。沉淀二氧化硅分子内存在着硅酸钠形式的硅酸分子骨架-Si-0-Si-，这种长分子的缩合可使分子间的排列较为疏松，且有较多的二维结构。而气相二氧化硅的内部结构主要是无规节的三维体型结构，其内部排列呈紧密的填满状态。鉴于两种二氧化硅不同的形态，本文拟通过添加剂沉淀二氧化硅分子内的二维结构将气相二氧化硅胶体的三维结构连接起来，优化胶体结构，改善胶液流动性，同时提高稳定性。本专利技术添加与气相二氧化硅组分相同的沉淀二氧化硅，发现在一定范围的添加量时，可以改善单一气相二氧化硅胶体电解液的性能。沉淀二氧化硅只能少量添加。添加量过多，胶体电解液不能凝胶，且上下分层。专利技术经过大量试验发现，沉淀二氧化硅的最佳添加量为0. 5%，该添加量使得胶体电解液的综合性能最佳。胶体电解液流动性和粘度测试表明，添加0. 5%沉淀二氧化硅，能够增大气相二氧化硅所配胶体电解液的流动性，降低其粘度，有效改善胶体电解液灌胶困难的局面。Zeta电位测试表明，添加0. 5%沉淀二氧化硅的气相二氧化硅胶体电解液具有更高的^ta电位值，提高了胶体分散体系的稳定性，可延长胶体电池的使用寿命。SEM和BET测试表明，沉淀二氧化硅的添加能够改变胶体电解质所形成的网络结构，适量添加剂可使此结构更加疏松多孔，促进电解液向电极活性物质的渗透。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果1.适量沉淀二氧化硅添加到气相二氧化硅胶体电解液体系中，可一定程度提高单一气相二氧化硅胶体电解液的流动性，降低其粘度，有效改善胶体电解液灌胶困难。2.适量添加沉淀二氧化硅，可提高单一气相二氧化硅胶体电解液稳定性。合适强度的胶体三维网络结构，以及此结构中较大的孔，可促进电解液的存储和固定，且利于电解质往电极活性物质的渗透，有效优化胶体电池的性能。 3.添加剂沉淀二氧化硅生产方法容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王总路，潘珂，陈红雨，
申请(专利权)人：广州市南方光源高能蓄电池有限公司，华南师范大学，
类型：发明
国别省市：