一种蓄电池用盐类胶体电解质及其制备方法

摘要

本发明公开了一种蓄电池用盐类胶体电解质及其制备方法。按重量百分比，该电解质包含10～20％的硅凝胶剂、20～30％的电解液、5～10％的复合添加剂、0.5～1％的浸润剂和1～2％的胶体稳定剂。硅凝胶剂是粒径规格为10～30纳米的二氧化硅；电解液是浓度为20～30％的稀硫酸；复合添加剂包括硫酸钠、硫酸锂、硫酸铵、硫酸亚锡、磷酸和超氧化钾；浸润剂是硅油；胶体稳定剂是羧甲基纤维素。本发明的盐类胶体电解质内阻低，充电转化率高，自放电小，不失水，电池容量大，使用寿命长，完全免维护，在高温或低温条件下均具有良好的性能。

权利要求

1.一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，该电解质包含硅凝胶剂、电解液、复合添加剂、浸润剂、胶体稳定剂和水，其中所述胶体稳定剂是羧甲基纤维素；所述复合添加剂包括在电解质中重量百分比是1～2％的硫酸钠，1～2％的硫酸锂，1～2％的硫酸铵，1～2％的磷酸，1～2％的超氧化钾和0.1～0.5％的硫酸亚锡。

2.根据权利要求1所述的一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，按照重量百分比，该电解质包含10～20％的硅凝胶剂、20～30％的电解液、5.1～10％的复合添加剂、0.5～1％的浸润剂和1～2％的胶体稳定剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，所述硅凝胶剂是二氧化硅。

4.根据权利要求3所述的一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，所述二氧化硅的粒径规格为10～30纳米。

5.根据权利要求1或2所述的一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，所述电解液是稀硫酸。

6.根据权利要求1或2所述的一种蓄电池用盐类胶体电解质，其特征在于，所述浸润剂是硅油。

7.一种制备权利要求1所述蓄电池用盐类胶体电解质的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将硅凝胶剂加入水中搅拌待用；

(2)加入电解液、复合添加剂，搅拌得到分散液A；

(3)在分散液A中加入经水液化后的羧甲基纤维素溶液，再加入浸润剂，搅拌得到分散液B；

(4)将分散液B剪切分散；

(5)搅拌后静置成型。

8.根据权利要求7所述的制备蓄电池用盐类胶体电解质的方法，其特征在于，步骤(1)～(5)均在20～25℃下完成。

说明书

一种蓄电池用盐类胶体电解质及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及蓄电池中使用的电解质，具体的说是一种盐类胶体电解质及其制备方法。

背景技术

[0002] 传统的铅蓄电池采用硫酸电解液，在生产过程中会产生环境污染、腐蚀设备等问题，在使用时也会产生酸腐蚀，这类蓄电池还会发生析氢和极板硫酸盐化，同时自放电大，在高温和低温条件下性能差，容量低，寿命短。而呈凝胶状态的盐类胶体电解质在蓄电池中不流动，因而不漏酸，可有效防止活性物质脱落，并有效抑制铅枝晶的生产及极板硫化，减少了电池自放电，可以实现电池全寿命期完全免维护，可显著延长电池寿命，是一种性能优异的新型环保蓄电池。现有的胶体电解质还存在电池内阻大、电池容量小等问题，而通过加入不同的复合添加剂配方可以有效改变电解质的性能。

发明内容

[0003] 本发明针对现有蓄电池电解质内阻大、转化效率低、自放电大、容量低、寿命短等缺点，提供一种蓄电池用盐类胶体电解质及其制备方法。

[0004] 本发明的技术方案如下：

[0005] 一种蓄电池用盐类胶体电解质，该电解质包含硅凝胶剂、电解液、复合添加剂、浸润剂、胶体稳定剂和水，其中所述胶体稳定剂是羧甲基纤维素。

[0006] 进一步地，按重量百分比，该电解质包含10～20％的硅凝胶剂、20～30％的电解液、5～10％的复合添加剂、0.5～1％的浸润剂和1～2％的胶体稳定剂。

[0007] 进一步地，所述硅凝胶剂是二氧化硅。

[0008] 进一步地，所述二氧化硅的粒径规格为10～30纳米。

[0009] 进一步地，所述电解液是稀硫酸。

[0010] 进一步地，所述稀硫酸的浓度是20～30％。

[0011] 进一步地，所述复合添加剂包括在电解质中重量百分比是1～2％的硫酸钠，1～2％的硫酸锂，1～2％的硫酸铵，1～2％的磷酸，1～2％的超氧化钾和0.1～0.5％的硫酸亚锡。

[0012] 进一步地，所述浸润剂是硅油。

[0013] 一种制备所述蓄电池用盐类胶体电解质的方法，包括以下步骤：

[0014] (1)将硅凝胶剂加入水中搅拌待用；

[0015] (2)加入电解液、复合添加剂，搅拌得到分散液A；

[0016] (3)在分散液A中加入经水液化后的羧甲基纤维素溶液，再加入浸润剂，搅拌得到分散液B；

[0017] (4)将分散液B剪切分散；

[0018] (5)搅拌后静置成型。

[0019] 进一步地，步骤(1)～(5)均在20～25℃下完成。

[0020] 进一步地，所用的水为纯水。

[0021] 进一步地，经水液化后的羧甲基纤维素溶液中羧甲基纤维素的含量是0.1～0.5％。

[0022] 本发明的有益效果是，采用羧甲基纤维素为胶体稳定剂，硫酸钠、硫酸铵、硫酸锂、磷酸、超氧化钾和硫酸亚锡为复合添加剂，二氧化硅为硅凝胶剂，硅油为浸润剂，稀硫酸为电解液，得到了一种较现有产品优势明显的蓄电池用盐类胶体电解质。硫酸亚锡等复合添加剂的加入，可以避免极板活性物质硫酸盐化，减缓极板板栅腐蚀，减少极板反应界面极化，增加极板导电性能，延长使用寿命。本发明的盐类胶体电解质内阻低，充电转化率高，自放电微弱，不失水，电池容量大，使用寿命长，完全免维护，在高温或低温条件下均具有良好的性能。

附图说明

[0023] 图1是本发明的盐类胶体电解质的蓄电池的循环寿命曲线图。

[0024] 图2是本发明的盐类胶体电解质的蓄电池的自放电曲线图。

[0025] 图3是本发明的盐类胶体电解质的蓄电池的各小时率的放电曲线图。

具体实施方式

[0026] 下面通过实施例进一步说明本发明。

[0027] 实施例1

[0028] 按以下表1中指定的各组分的重量称取原料，20℃下将粒径规格为10～30纳米二氧化硅用纯水搅拌，再加入浓度是20％的稀硫酸、磷酸、硫酸钠、超氧化钾、硫酸锂、硫酸亚锡和硫酸铵，并搅拌反应2h，然后加入经纯水液化后的羧甲基纤维素溶液和硅油，继续搅拌反应1h，用高速剪切机剪切分散，得到乳白色流变液体，混合搅拌后静置24h成型。

[0029] 实施例2

[0030] 按以下表1中指定的各组分的重量重复实施例1的步骤，但是在25℃下制备，稀硫酸的浓度是30％。

[0031] 实施例3

[0032] 按以下表1中指定的各组分的重量重复实施例1的步骤。

[0033] 实施例4

[0034] 按以下表1中指定的各组分的重量重复实施例1的步骤。

[0035] 实施例5

[0036] 按以下表1中指定的各组分的重量重复实施例1的步骤。

[0037] 实施例6

[0038] 按以下表1中指定的各组分的重量重复实施例1的步骤。

[0039] 表1 各组分原料的重量(单位：千克)

[0040]

[0041] 实施例7

[0042] 使用本发明实施例1～6的盐类胶体电解质制备电池，将得到的电池与传统铅酸电池进行性能测试，所得的对比结果见表2。

[0043] 表2 本发明盐类胶体电解质电池与传统铅酸电池性能对比

[0044]序号 对比内容 传统铅酸电池 本发明盐类胶体电池 对比结果
1 比能量 35-38wh/kg 40-50wh/kg 比能量高

[0045]2 循环寿命 ≥280次 ≥400次 寿命长
3 电解质 稀硫酸溶液 盐类胶体电解质 性能优良
4 常规充电 4-8h 4-6h 充电时间短
5 快速充电 2-3h 0.5-1h 可快速充电
6 电池内阻 百毫欧量级 十毫欧量级 内阻低
7 大电流放电 3-7C 5-30C 放电能力强
8 放电限压 1.75V 1.60V 限压电位低
9 充放电记忆 低压区有记忆 完全无记忆 无记忆
10 容量恢复 较差 特强 恢复能力强
11 波动负载放电 与恒流放电相同 比恒流大20％ 放电时间长
12 免充电存放 3-6个月 12-24个月 存放时间长
13 低温特性 ≤-10℃能力下降 -40℃正常使用 低温性能好
14 充电转化效率 1.5-1.8倍电量 1.2-1.3倍电量 更节能
15 酸雾及析气 有酸雾、析氢 析气微弱无酸雾 无酸雾析气
16 自放电率 每月≤10％ 每年≤10％ 自放电小
17 大电流充电 1.5-2C 2-2.5C 可大电流充电
18 维护性能 需按期维护 完全免维护 免维护

[0046] 图1是使用本发明实施例1的盐类胶体电解质制备的蓄电池的循环寿命曲线图，实验条件为，放电电流0.42C，充电方法是16V恒压限流，充电时间5～6h，放电量70％，由图可知，循环充放400次后，蓄电池的容量仍然≥70％，证明蓄电池寿命长。

[0047] 图2是使用本发明实施例1的盐类胶体电解质制备的蓄电池的自放电曲线图，12个月后，剩余容量85～90％，证明蓄电池自放电微弱，蓄电池容量受时间影响小。

[0048] 图3是使用本发明实施例1的盐类胶体电解质制备的蓄电池的各小时率的放电曲线图，说明蓄电池容量大，放电曲线平稳，具有优异的放电性能。

[0049] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。