一种二氧化硅胶体极板、制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种二氧化硅胶体极板、制备方法及其应用，将生极板的正反两面喷淋、涂布二氧化硅胶体水溶液，静置，得到湿极板；所述的二氧化硅胶体水溶液的二氧化硅胶体浓度为0.2‑0.5wt％；再将所述湿极板经过控温干燥后，得到二氧化硅胶体极板。本发明方法提高了极板表面二氧化硅胶体一致性，降低了酸液分层的现象，极板氧复合的效率，电池失水量减少，提高了电池使用寿命。

权利要求

1.一种二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)涂布：将生极板的正反两面喷淋、涂布二氧化硅胶体水溶液，静置，得到湿极板；所述的二氧化硅胶体水溶液的二氧化硅胶体浓度为0.2-0.5wt％；

(2)干燥：所述湿极板经过控温干燥后，得到二氧化硅胶体极板，其中，生极板在涂布前先经过预处理，所述的预处理步骤为：先将生极板完全浸入密度为1.06-1.09g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为40-60min，负极板浸泡时间为20-

30min，浸泡后再在30-60℃下干燥1-2h，得酸浸极板，酸浸极板再进行步骤(1)的涂布过程。

2.如权利要求1所述的二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅胶体水溶液的二氧化硅胶体浓度为0.3-0.4wt％。

3.如权利要求1所述的二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，涂布完成后，再静置0.5-1h，得到湿极板。

4.如权利要求1所述的二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，湿极板经过三段控温干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段150℃-170℃；第二段190-210℃；

第三段160℃-180℃。

5.如权利要求4所述的二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，第一段的干燥时间为0.1-0.15h；第二段的干燥时间为0.5-0.7h；第三段的干燥时间为1-1.5h。

6.一种如权利要求1-5任一项所述方法制备的二氧化硅胶体极板。

7.如权利要求6所述的二氧化硅胶体极板，其特征在于，二氧化硅胶体极板的水分含量小于0.4wt％。

8.一种如权利要求7所述的二氧化硅胶体极板在铅酸蓄电池生产中的应用。

说明书

一种二氧化硅胶体极板、制备方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及电池生产领域，具体涉及一种二氧化硅胶体极板、制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 电动汽车电池生产工艺比较复杂，并且每道生产工艺控制要求都比较严格，因为电动汽车电池使用模式是运行大电流深度放电，大电流深度放电后容易出现电池的一致性差的问题，长时间使用后就出现单只落后。为了解决单只落后一致性差的问题，部分生产企业为了解决这个问题通常在电解液内加入少量的二氧化硅胶体母液，有利于提高充电接受能力，有利于提高电池低温放电性能。

[0003] 如公开号为CN1758464A的中国专利文献公开了一种铅酸蓄电池胶体极板及其制造工艺，特征是极板铅膏组分配比如下：正极：氧化铅粉100kg、硫酸7-10kg、纤维0.08-0.2kg、石墨0.2-0.5g、二氧化硅0.1-0.5kg、CMC水溶液0.14-1kg、水7-10kg；负极：氧化铅粉
100kg、硫酸5-9kg、纤维0.05-0.15kg、石墨0.2-0.5kg、腐殖酸0.2-0.8kg、硫酸钡0.4-2kg、木素磺酸钠0.1-0.4kg、二氧化硅0.1-0.5kg、CMC水溶液0.14-1kg、水7-9kg。工艺流程为板栅铸造、铅膏制造、涂片、淋酸、固化、化成、水洗、干燥、分板、包装。该发明方法的胶体极板的成分复杂，极板加工工艺难度大。

[0004] 公开号为CN103730695A的中国专利文献公开了一种胶体电池的制作方法，包括将极板组装为极群后放入电池单格内，再向电池单格注入胶体电解液，然后经化成充电和封装，得到所述胶体电池，将极板组装为极群的过程包括：(1)将多块极板间隔排布；(2)向极性相同的各极耳之间插入梳板，梳板的底面抵靠极板的顶沿；(3)在极性相同的各极耳上焊接汇流排；(4)在相邻的极板之间插入隔板，得到所述极群。

[0005] 胶体电池的生产工艺存在诸多不足之处：一、电池化成结束后抽出的部分电解液里面含有部分胶体溶液，浪费较多；二、加酸操作工下班前还需要将加酸机后面的胶体电解液抽到冷酸机里面，浪费电量成本；三、二氧化硅胶体母液加入电解液中导致充电电阻增加，然后，充电过程中电池温度超过60℃，充电过程中经常暂停降温，最终导致充电周期延长。

发明内容

[0006] 为了解决现有的硅胶电解液类电池的诸多问题，本发明提供了一种生产成本低，极板表面二氧化硅一致性好的二氧化硅胶体极板及其制备方法。

[0007] 一种二氧化硅胶体极板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0008] (1)涂布：将生极板的正反两面喷淋、涂布二氧化硅胶体水溶液，静置，得到湿极板；所述的二氧化硅胶体水溶液的二氧化硅胶体浓度为0.2-0.5wt％；

[0009] (2)干燥：所述湿极板经过控温干燥后，得到二氧化硅胶体极板。

[0010] 在生极板的表面涂布二氧化硅胶体水溶液，再经过固化干燥后得到二氧化硅胶体极板，所制备的二氧化硅胶体极板能有效解决蓄电池在长期使用过程中可能产生的单只落后的问题，同时也可避免向蓄电池中添加二氧化硅胶体电解液所带来的充电温度过高，生产成本高等问题。

[0011] 通过本发明方法将二氧化硅胶体涂布并固化在极板表面，提高了极板表面二氧化硅胶体一致性，降低了酸液分层的现象，极板氧复合的效率，电池失水量减少，提高了电池使用寿命。与现有的向电解液中添加二氧化硅溶液的方法相比，本发明方法的二氧化硅胶体溶液使用量少，生产成本低；电解液的电阻比较低，充电时电池内部温度不会太高，减少了为了降温而造成的生产间断，提高了生产效率。

[0012] 作为优选，所述二氧化硅胶体水溶液的二氧化硅胶体浓度为0.3-0.4wt％。

[0013] 为了提高二氧化硅胶体在生极板上的附着力，作为优选，生极板在涂布前先经过预处理，所述的预处理步骤为：先将生极板完全浸入密度为1.06-1.09g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为40-60min，负极板浸泡时间为20-30min，浸泡后再在30-60℃下干燥1-2h，得酸浸极板，酸浸极板再进行步骤(1)的涂布过程。

[0014] 生极板分为正极板和负极板，预处理过程中酸浸泡时间不同。生极板经过酸处理后，不仅有限防止极板表面裂纹的产生，还能促进胶体涂布液均与分布，提高二氧化硅胶体极板表面的一致性。

[0015] 在生极板或酸浸极板喷淋涂布完成后，不直径进行干燥，作为优选，步骤(1)中，涂布完成后，再静置0.5-1h，得到湿极板。

[0016] 静置的过程能促进二氧化硅胶体水溶液在极板的表面充分扩散、吸收，有利于提高极板表面二氧化硅胶体的一致性，减少裂痕、极板间粘结等情况。

[0017] 在工业生产上，涂布过程在涂胶机上连续化进行，将极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，二氧化硅胶体水溶液喷淋极板上下两面，再静置0.5-1h，得到湿极板。

[0018] 步骤(2)中，湿极板经过三段控温干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段150℃-170℃；第二段190-210℃；第三段160℃-180℃。

[0019] 作为优选，第一段的干燥时间为0.1-0.15h；第二段的干燥时间为0.5-0.7h；第三段的干燥时间为1-1.5h。

[0020] 本发明方法还提供了一种采用上述方法所制备的二氧化硅胶体极板。

[0021] 极板上的水分应尽量少，作为优选，所制得的二氧化硅胶体极板的水分含量小于0.4％。

[0022] 二氧化硅胶体极板的水分对极板的储存及使用都具有很大的影响，水分高于0.4％，干燥后的二氧化硅极板在储存的时候容易开裂，从而影响所制备的电池的寿命。

[0023] 本发明还包括上述二氧化硅胶体极板在铅酸蓄电池生产中的应用。

[0024] 和现有方法相比，本发明方法具有以下优点：

[0025] ⑴减少了胶体母液的使用量，降低了产品成本。

[0026] ⑵隔板上二氧化硅量的减少，提高了正极析出的氧气穿透AGM隔板至负极板形成氧复合的效率，电池失水减少，提高了电池使用寿命。

[0027] (3)极板表面涂胶体提高了极板表面二氧化硅胶体一致性，降低了酸液分层的现象。

[0028] (4)降低了电解液的电阻，充电时电池内部温度较低，缩短了生产周期，提高了生产效率。

具体实施方式

[0029] 实施例1

[0030] (1)涂布：将生极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，将质量分数为0.2wt％的二氧化硅胶体水溶液喷淋涂布在生极板上下两面，再静置0.5h，得到湿极板。

[0031] (3)烘干：湿极板由链条挂钩输送到表面干燥窑内，经过三段温控干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段150℃，第一段干燥的时间为0.1h；第二段200℃，第二段干燥的时间为0.5h；第三段160℃，第三段干燥的时间为1h；得到二氧化硅胶体极板。经过测定，制备的二氧化硅胶体极板的水分含量为0.3％。

[0032] 实施例2

[0033] (1)预处理：将生极板完全浸入密度为1.06g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为40min，负极板浸泡时间为20min，浸泡后再在30-60℃下干燥1-2h，得酸浸极板；

[0034] (2)涂布：将酸浸极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，将质量分数为0.3wt％的二氧化硅胶体水溶液喷淋涂布在生极板上下两面，再静置0.5h，得到湿极板。

[0035] (3)烘干：湿极板由链条挂钩输送到表面干燥窑内，经过三段温控干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段150℃，第一段干燥的时间为0.15h；第二段210℃，第二段干燥的时间为0.7h；第三段160℃，第三段干燥的时间为1.5h；得到二氧化硅胶体极板。经过测定，制备的二氧化硅胶体极板的水分含量为0.2％。

[0036] 实施例3

[0037] (1)预处理：将生极板完全浸入密度为1.09g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为50min，负极板浸泡时间为25min，浸泡后再在30-60℃下干燥1-2h，得酸浸极板；

[0038] (2)涂布：将酸浸极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，将质量分数为0.3wt％的二氧化硅胶体水溶液喷淋涂布在生极板上下两面，再静置0.5h，得到湿极板。

[0039] (3)烘干：湿极板由链条挂钩输送到表面干燥窑内，经过三段温控干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段170℃，第一段干燥的时间为0.1h；第二段210℃，第二段干燥的时间为0.6h；第三段180℃，第三段干燥的时间为1.2h；得到二氧化硅胶体极板。经过测定，制备的二氧化硅胶体极板的水分含量为0.1％。

[0040] 实施例4

[0041] (1)预处理：将生极板完全浸入密度为1.08g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为60min，负极板浸泡时间为30min，浸泡后再在30-60℃下干燥2h，得酸浸极板；

[0042] (2)涂布：将酸浸极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，将质量分数为0.5wt％的二氧化硅胶体水溶液喷淋涂布在生极板上下两面，再静置1h，得到湿极板。

[0043] (3)烘干：湿极板由链条挂钩输送到表面干燥窑内，经过三段温控干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段150℃，第一段干燥的时间为0.15h；第二段210℃，第二段干燥的时间为0.7h；第三段160℃，第三段干燥的时间为1.4h；得到二氧化硅胶体极板。经过测定，制备的二氧化硅胶体极板的水分含量为0.1％。

[0044] 实施例5

[0045] (1)预处理：将生极板完全浸入密度为1.08g/mL的稀硫酸水溶液中，正极板浸泡时间为60min，负极板浸泡时间为30min，浸泡后再在30-60℃下干燥2h，得酸浸极板；

[0046] (2)涂布：将酸浸极板放置在涂胶机上，极板依靠真空吸盘吸取极板挂耳、关闭真空吸盘、极板跌落在链条上，链条挂钩带动极板，将质量分数为0.4wt％的二氧化硅胶体水溶液喷淋涂布在生极板上下两面，再静置1h，得到湿极板。

[0047] (3)烘干：湿极板由链条挂钩输送到表面干燥窑内，经过三段温控干燥，三段控温干燥的温度设置为：第一段160℃，第一段干燥的时间为0.15h；第二段200℃，第二段干燥的时间为0.6h；第三段180℃，第三段干燥的时间为1.1h；得到二氧化硅胶体极板。经过测定，制备的二氧化硅胶体极板的水分含量为0.1％。

[0048] 对比例1

[0049] 和实施例2相比，不同之处在于，二氧化硅胶体水溶液中二氧化硅胶体的质量分数为0.01wt％。

[0050] 对比例2

[0051] 和实施例1相比，不同之处在于，二氧化硅胶体水溶液中二氧化硅胶体的质量分数为0.6wt％。

[0052] 对比例3

[0053] 普通胶体电池，制备方法参照公开号为CN103730695A的中国专利文献。

[0054] 采用实施例1-5、对比例1-3所制备的二氧化硅胶体极板用作蓄电池的极板，通过现有的蓄电池装备方法制备蓄电池，以蓄电池的循环寿命、内化成最大温度为指征参数，结果如表1所示：

[0055] 表1

[0056]

[0057] 通过表1可知，采用本发明方法制备的二氧化硅胶体极板制备的蓄电池性能优良，内化成过程的温度比较低，极板表面的二氧化硅含量均匀。