一种胶体添加剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种胶体添加剂及其制备方法，为蓄电池胶体添加剂领域，解决了现有胶体添加剂稳定性较低造成蓄电池一致性较差的问题。一种胶体添加剂，成分包括气相二氧化硅、硅油、功能高分子、稳定剂、表面活性剂、抑泡剂。一种胶体添加剂的制备方法，气相二氧化硅与硅油混合并加入去离子水中，搅拌的同时加热去离子水；在去离子水中加入功能高分子并搅拌；在去离子水中各成分混合均匀后加入稳定剂并乳化；在乳液中加入表面活性剂和抑泡剂；待乳液与表面活性剂、抑泡剂充分反应后调节乳液的PH值至6-7。利用功能高分子的控释作用，在适温条件下对气相二氧化硅进行接枝改性处理，并加入表面活性剂，合成具有抗沉降、均质稳定的水油相胶体添加剂。

权利要求

1.一种胶体添加剂，其特征在于：成分包括重量百分比为10％-20％的气相二氧化硅、1.8％-2.5％的硅油、0.025％-0.046％的功能高分子、0.1％-0.15％的稳定剂、

0.01％-0.02％的表面活性剂、0.0025％-0.0045％的抑泡剂，其余为去离子水；所述功能高分子为羧甲基纤维素钠或聚丙烯酰胺；所述稳定剂为聚乙二醇。

2.根据权利要求1所述的一种胶体添加剂，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚或硼酸酯偶联剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种胶体添加剂，其特征在于：所述抑泡剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。

4.一种制备权利要求1-3任一所述的一种胶体添加剂的制备方法，其特征在于：包括下述步骤(A)气相二氧化硅与硅油混合成均匀的混合物；

(B)将所述混合物加入去离子水中并搅拌，同时加热去离子水；

(C)在去离子水中加入功能高分子并搅拌15-25分钟；

(D)在去离子水中各成分混合均匀后加入稳定剂，并乳化15-20分钟形成乳液；

(E)在所述乳液中加入表面活性剂和抑泡剂，并使表面活性剂、抑泡剂与乳液反应

20-30分钟；

(F)待乳液与表面活性剂、抑泡剂充分反应后，调节乳液的PH值至6-7，获得胶体添加剂。

5.根据权利要求4所述的一种胶体添加剂的制备方法，其特征在于：所述混合物加入所述去离子水中后搅拌，并加热去离子水至65℃-75℃。

说明书

一种胶体添加剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及蓄电池胶体添加剂领域，特别是一种胶体添加剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 铅酸蓄电池发展至今，其突出的高比能量和相对低廉的成本以及可循环利用的综合优势，在动力能源领域有着不可替代的优势。但其电气性能的一致性、离网运用的匹配性、温度依赖特性以及循环寿命依然存在问题。电动助力车的铅酸蓄电池中，当多只电池串行运用时，这些电池的一致性很难保证，即铅酸蓄电池经历多次电循环周期后，容易产生单只甚至多只电池的性能与其他相比发生偏差。发生在电池循环周期后面单只甚至多只落后情况是摆在当今行业面前的重大问题。

[0003] 铅酸蓄电池中的胶体添加剂对电池的一致性影响很大。目前作为电解液凝胶载体的胶体添加剂分为两种体系，第一种为硅溶胶体系，第二种为以气相二氧化硅为主材料的分散胶体系。

[0004] 第一种硅溶胶体系中主要以硅粉和苛性碱高温反应，经沉淀过滤合成，或则硅酸钠以离子交换的形式生成，再经粒子再生调节PH值；这种胶体的特点是微观结构较小，与稀硫酸混合较方便，但触变性较快，与硫酸混合之后应快速加注到电池内部，否则快速触变凝胶后很难加注到电池内部，因而采用这种硅溶胶体系的蓄电池的一致性无法令人满意。第一种硅溶胶体系的最大缺点是杂质离子含量很高，尤其是金属铁离子、氯离子等含量超出铅酸蓄电池对电解质杂质的要求范围，电池自放电现象较严重。

[0005] 第二种以气相二氧化硅为材料辅以去离子水，并添加羧甲基纤维素钠盐或少量硫酸亚锡，搅拌生成浆糊状母胶，再加入硫酸中搅拌均匀作为胶体电解液；这种胶体系相较于第一种硅溶胶体系的杂质含量较低，触变性较慢，相较于第一种硅溶胶体系较好，但依然无法充分满足需要。

[0006] 第二种胶体系利用物理剪切原理分散，这种分散系胶体最大的弊端在于物理学不稳定性、从本质上没有改变二氧化硅的分子结构，随着时间的推移，二氧化硅从水分子乳态中析出，发生固态物质沉降。在与硫酸混合后也会发生胶态的沉析现象，导致电解液浓度的不均匀性，尤其是在高位电池中。

发明内容

[0007] 本发明所要达到的目的是提供一种胶体添加剂及其制备方法，具有抗沉降、均质稳定的特性。

[0008] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种胶体添加剂，成分包括气相二氧化硅、硅油、功能高分子、稳定剂、表面活性剂、抑泡剂。

[0009] 进一步的，成分包括重量百分比为10%～20%的气相二氧化硅、1.8%～2.5%的硅油、0.025%～0.046%的功能高分子、0.1%～0.15%的稳定剂、0.01%～0.02%的表面活性剂、0.0025%～0.0045%的抑泡剂，其余为去离子水。

[0010] 进一步的，所述功能高分子为羧甲基纤维素钠或聚丙烯酰胺。均具有抗沉降的作用。

[0011] 进一步的，所述稳定剂为聚乙二醇。增强胶体添加剂的稳定性。

[0012] 进一步的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚或硼酸酯偶联剂。

[0013] 进一步的，所述抑泡剂为聚硅氧烷聚醚共聚物。

[0014] 本发明同时公开了一种胶体添加剂的制备方法，包括下述步骤：气相二氧化硅与硅油混合成均匀的混合物；将所述混合物加入去离子水中并搅拌，同时加热去离子水；在去离子水中加入功能高分子并搅拌15-25分钟；在去离子水中各成分混合均匀后加入稳定剂，并乳化15-20分钟形成乳液；在所述乳液中加入表面活性剂和抑泡剂，并使表面活性剂、抑泡剂与乳液反应20-30分钟；待乳液与表面活性剂、抑泡剂充分反应后，调节乳液的PH值至6-7，获得胶体添加剂。

[0015] 进一步的，所述混合物加入所述去离子水中后搅拌，并加热去离子水至65℃-75℃。加热至该温度下可对气相二氧化硅进行接枝改性处理。

[0016] 进一步的，所加入的各成分为10-20份的气相二氧化硅、1.8-2.5份的硅油、0.025-0.046份的功能高分子、0.1-0.15份的稳定剂、0.01-0.02份的表面活性剂、
0.0025-0.0045份的抑泡剂、77.2795-88.0625份去离子水，每份材料的重量相等。

[0017] 采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

[0018] 利用功能高分子的控释作用，对具有较大比表面积和丰富表面羟基的气相二氧化硅在适温条件下进行接枝改性处理，并加入表面活性剂，合成具有抗沉降、均质稳定的水油相胶体乳液。

具体实施方式

[0019] 实施例一

[0020] 胶体添加剂由重量百分比为15%的气相二氧化硅、2%的硅油、0.03%的羧甲基纤维素钠、0.12%的聚乙二醇、0.01%的十二烷基硫酸钠、0.004%的聚硅氧烷聚醚共聚物、82.836%的去离子水组成，即每100g胶体添加剂中包含15g气相二氧化硅、2g硅油、0.03g羧甲基纤维素钠、0.12g聚乙二醇、0.01g十二烷基硫酸钠、0.004g聚硅氧烷聚醚共聚物、
82.836g去离子水。在胶体添加剂中加入了表面活性剂等成分，合成具有抗沉降、均质稳定的水油相胶体乳液。

[0021] 实施例二

[0022] 胶体添加剂由重量百分比为10%的气相二氧化硅、1.8%的硅油、0.025%的聚丙烯酰胺、0.1%的聚乙二醇、0.01%的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.0025%的聚硅氧烷聚醚共聚物、88.0625%的去离子水组成，即每100g胶体添加剂中包含10g气相二氧化硅、1.8g硅油、
0.025g聚丙烯酰胺、0.1g聚乙二醇、0.01g脂肪醇聚氧乙烯醚、0.0025g聚硅氧烷聚醚共聚物、88.0625g去离子水。在胶体添加剂中加入了表面活性剂等成分，合成具有抗沉降、均质稳定的水油相胶体乳液。

[0023] 实施例三

[0024] 胶体添加剂由重量百分比为20%的气相二氧化硅、2.5%的硅油、0.046%的聚