专利名称：：一种蓄电池胶体电解质及其电池装配加胶工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种蓄电池电解质，尤其是一种胶体电解质，以及采用该胶体电解质的电池装配加胶工艺。
背景技术：
：胶体蓄电池性能的好坏大多取决于电解质的性能和加胶方法，而胶体电解质一般是由Si02、硫酸、水和助剂形成的凝胶体系。长期以来胶体电解质存在着二氧化硅含量过低，稳定性差，固酸能力不好导致凝胶强度不稳定等问题，这就使胶体蓄电池的性能受到严重影响，尤其在胶体的灌注方式、极群内部或成胶均匀程度及成胶状态方面，使胶体蓄电池的电容量比同规格AGM电池低10%-20%。加胶过程中电池发热，加胶困难，使用过程中胶体水化，电池漏液。针对这一严重问题，各生产厂商一般采取的应对措施是用硅溶胶做为凝胶剂或者减少电解质中二氧化硅的含量，降低电解质的内阻，而这样做直接导致了胶体蓄电池容量的降低和循环寿命的縮短，因而寻找一种更加适用的胶体电解质配方及其电池装配加胶工艺也就成为当务之急。
发明内容本发明的一个目的在于提供一种蓄电池胶体电解质以解决上述加胶过程中电池发热、加胶困难、使用过程中胶体水化、电池漏液等问题。本发明的另一个目的是提供一种采用所述蓄电池胶体电解质的电池装配加胶工艺。本发明的技术方案为一种蓄电池胶体电解质，包括去离子水、聚丙烯酰胺水溶液、硫酸亚锡水溶液、气相SK^和甘油，其重量比为去离子水聚丙烯酰胺水溶液硫酸亚锡水溶液气相Si02:甘油=100:0.51:0.41:1521:0.30.7;所述聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比为0.51:100混合搅拌后的混合液；所述硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为12:10混合搅拌后的悬浊液。优选的是，所述去离子水电导率小于2us/cm。优选的是，所述气相SiC^为比表面积分别为200m2/g和380m2/g的气相SiC^按重量比l2.5:l配制的混合物。优选的是，所述甘油为分析纯级。一种采用所述蓄电池胶体电解质的电池装配加胶工艺，包括下列步骤1)包板；2)将正、负极板和隔板组合为单体极群，将单体极群焊接，然后装入电池壳，成为电池；3)将去离子水，气相&02，聚丙烯酰胺，甘油，硫酸亚锡按所述比例经大于2800转/分的速度搅拌，混合均匀配制成水胶；4)在上述组装的电池内加入硫酸与磷酸混合液，所述混合液在25。C时密度为1.291.34g/ml;5)电池化成；6)进行容量测试，将容量合格的电池进行过放电至0.20.7V;7)将电池内的混酸倒掉；8)真空加胶。优选的是，将正、负极板和隔板组合为单体极群前，将正、负极板表面上的浮粉颗粒除净，以降低电池自放电程度。优选的是，将正、负极板和隔板组合为单体极群后，用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出，以降低电池自放电程度。优选的是，焊接好的单体极群装入电池壳后，在电池的汇流排底部平铺一层滤网，以减少真空加胶时胶液对极群的冲击。本发明的有益效果为按本发明公开的胶体蓄电池电解质配方制备的胶体电解质，其凝胶强度好，胶体的固酸能力达95%以上，比现有胶体电解质固酸能力提高5%左右；胶体稳定性好，电池使用过程中无胶体水化现象，电池不漏液；电池电容量与同规格AGM电池相比只差1.31.5X。本发明提供的电池装配加胶工艺操作方便，胶量控制准确，使胶体电池加胶更加容易，尤其解决了电池发热导致的底部难以灌胶的问题。图1为本发明具体实施方式的电池装配加胶工艺流程图。具体实施方式实施例l以配制2V200AH电池用水胶为式样，采用本发明所提供的装配加胶工艺(图1)，来制做电池并测试其性能。1、包板；2、将正、负极板表面上的浮粉颗粒除净；将正、负极板和隔板组合为单体极群；将单体极群焊接然后装入电池壳，成为电池；用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出，然后在电池的汇流排底部平铺一层塑胶滤网。3、按表1所示准备好下列材料表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注①混酸为磷酸重量百分比为0.5%的硫酸溶液。②气相&02为比表面积分别为200m2/g禾n380m2/g的气相&02按照2.5:1的重量比配制。③聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比0.5:IOO混合搅拌后的混合液。④硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为l:IO混合搅拌后的悬浊液，使用前须摇匀。4、将称量好的SiC^粉倒入50Kg去离子水中，在34°C以下室温中浸泡8-24小时；5、浸泡时，&02粉完全吸入去离子水中后，在室温(25匸以下)用PVC棒搅拌，然后全部转移入高速搅拌机中搅拌15分钟，然后将称量好的聚丙烯酰胺水溶液和硫酸亚锡水溶液加入到搅拌好的胶体中，再用搅拌机搅拌5分钟，使胶体分布均匀。6、加酸在上述组装的电池内加入混酸，所述混酸在25。C时密度为1.315g/ml;然后进行电池化成并进行容量测试；将容量合格的电池用0.1C电流将该电池放电至0.2V0.7V/单格。7、倒酸将放完电的电池，倒置3小时，轻轻晃动电池，使电池内的酸倒净。8、加胶将己搅拌好的胶体倒入搅拌桶中，开机搅拌3分钟，然后将胶体注入加胶机贮胶槽中；根据工艺设定加胶量，打开运行开关(保证加胶运行过程中，加胶机真空度达到0.08MPa以上)，开始加胶。倒酸后的电池须在8小时内完成加胶。9、加胶完成，电池再进行一次手动抽真空操作，检查胶筒内胶体刚好覆盖汇流排上部。最后，电池下转充电。电池一次加胶量符合工艺要求，加胶较容易；电池加胶工艺完全可行。10、电池装配完成后，取5只电池做10hr容量测试(20A放电池终止电压1.75V),与AGM电池lOhr容量对比，数据如表2所示表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从上表可以看出，使用本发明胶体电解质配方及加胶工艺制作的胶体电池容量与普通AGM电池容量仅差1.5%左右。11、电池固酸能力及凝胶强度测试11.1电池充电结束后，恒压2.4V/单格，限流20A充电24小时，打开安全阀检验胶体，无游离酸，无水化现象。11.2固酸能力测试按上述35步制备水胶，加入混酸溶液搅拌均匀，放置12小时后测量固酸能力。用电子天平称量干燥的锥形瓶重量W1，将滤纸叠成圆锥形入入锥形瓶口上，称量锥形瓶滤纸和漏斗的重量W2;将50g左右的胶体倒入滤纸中过滤，称量胶体锥形瓶滤纸和漏斗的重量W3，l小时后取下漏斗，称量锥形瓶及里面的酸的重量W4。固酸能力二(W3-W2-W4+W1)/(W3-W2)X100%二95.86%本实验所得数据为Wl二110.61g，W2=186.10g，W3=254.82g，W4=113.45g;代入上述公式计算得95.86。％。即按本发明实施例1制得胶体电解质固酸能力达95.86%，比以往胶体固酸能力提高5%左右。11.3凝胶强度测试用0.5g钢球从230mm高处自由下落到上述胶体电解质中，钢球在胶体电解质中下降深度为2.7mm(在普通胶体电池的胶体电解质中下降深度为35mm)，可见与普通胶体相比凝胶强度有明显的提升。12、在室温32"C-35nC的室内对本发明提供的胶体A与常规胶体B装配的电池各取10只进行温度检测，数据对比如表3所示表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>电池加胶完成后，立即对电池进行温度检测。上表中胶体A装配的电池，温度保持在33°C-35°C，比胶体B装配的电池温度(55。C-65。C)降低了20°C-30°C，电池温度基本平衡于室温，完全解决了电池发热导致底部难以灌胶的问题。实验结论按本发明实施例1制得胶体电池容量符合通信用阀控密封胶体蓄电池标准(YD/T1360-2005)要求，电池一次加胶量符合工艺要求，加胶较容易；电池加胶工艺完全可行。电池测试容量合格，与普通AGM电池对比测试表明容量基本接近，胶体电池与普通电池容量差较以往的胶体电池配方大大减低，由1020%减小到1.5%;本发明提供配方制得胶体固酸能力达95.86%，比以往胶体固酸能力提高5%-10%;凝胶强度也有明显提升；加胶完成后电池不发热，保持在33.91'C左右；电池内部无游离酸，无水化现象。以常规12V22AH电池(9只)为样品电池，采用本发明加胶工艺，进行实验。实验过程1、按表4所示准备好下列材料表4<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注①表中混酸为磷酸重量百分比为0.5。/。的硫酸溶液。⑦气相&02为比表面积分别为200m7g和380m7g的气相&〇2按照l:1的重量比配制。③聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比1:ioo混合搅拌后的混合液。④硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为1:5混合搅拌后的悬浊液，使用前须摇匀。⑤配好后胶体比重为1.06g/ml。2、按与实施例1中47歩相同步骤进行操作。3、各加酸前后重量对比如表5所示<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>从上表中可以看出，各单格加胶量比较均匀，符合工艺要求，加胶较容易。以前由于加胶后温度高，加胶量不均匀，低的不到5ml/Ah，甚至个别单格只有4.5ml/Ah，严重影响电池的容量和性能。4、按上述实施例l所述工艺步骤装配电池并将制作好的电池进行加胶、测试。4.1在室温(36°C)下对本发明提供的胶体C与常规胶体D装配的电池进行温度检测，数据对比如表6所示表6<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>电池加胶完成后，立即对电池进行温度检测。上表中胶体A装配的电池，温度保持在33。C-35。C，比胶体B装配的电池温度(55。C-65。C)降低了20°C-30°C，电池温度基本平衡于室温，完全解决了电池发热导致底部难以灌胶的问题。4.2、加胶结束后，20小时率容量(I.IA放电至终止电压10.50V)见表7:表7<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>从表7可以看出，使用本发明实施例2所述电解质配方及加胶工艺制作的胶体电池容量与普通AGM电池容量仅差1.3%左右。4.3固酸能力测试按照实施例l中11.2所述方法测试胶体固酸能力，所得实验数据为Wl=U0.62g，W2=186.15g，W3二254.91g，W4二U3.43g;计算得95.91%。即按本发明实施例2制得胶体固酸能力达95.91%，比以往胶体固酸能力提高5。/。左右。4.4凝胶强度测试用0.5g钢球从230mm高处自由下落到胶体中，在胶体中下降深度为2.6mm(在普通胶体电池的胶体电解质中下降深度为35mm)，可见与普通胶体相比凝胶强度有明显的提升。4.5、电池测试后对电池单格恒压14.4V，充电24小时后，打开安全阀检验胶体，无游离酸、无水化现象。实验结论按本发明实施例2制得胶体电池容量符合通信用阔控密封胶体蓄电池标准(YD/T1360-2005)要求，电池一次加胶量符合工艺要求，加胶较容易；电池加胶工艺完全可行。电池测试容量合格，与普通AGM电池对比测试表明容量基本接近，胶体电池与普通电池容量差较以往的胶体电池配方大大减低，由1020%减小到1.3%;本发明提供配方制得胶体固酸能力达95.91%，比以往胶体固酸能力提高5%-10%;凝胶强度也有明显提升；加胶完成后电池不发热，保持在34.09'C左右；电池内部无游离酸，无水化现象。实施例3实验内容以中密12V100AH电池为样品电池，采用本发明加胶工艺，进行实验。实验过程1、按表8所示准备好下列材料表8<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>注①表中混酸为磷酸重量百分比为0.5%的硫酸溶液。②气相&〇2为比表面积分别为200m7g和380m2/g的气相&〇2按照l:1的重量比配制。③聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比0.75:100混合搅拌后的混合液。④硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为1.5:10混合搅拌后的悬浊液，使用前须摇匀。⑤配好后胶比重1.07g/ml。2、按上述实施例1所述工艺步骤和12V100AH电池的工艺要求装配12V100AH电池并对制作好的电池进行加胶、测试。2.1在室温(36°C)下对本发明提供的胶体C与常规胶体D装配的电池进行温度检测，数据对比如表9所示表9<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由上表数据表明，水胶工艺加胶完成后电池不发热，温度保持在35.12。C上下，比原有工艺加胶完成后电池温度下降25"C左右。解决了电池由于发热导致底部难以灌胶或无胶的问题。电池一次加胶量符合工艺要求，加胶较容易，电池加胶工艺完全可行。2.220小时率容量(I.IA放电至终止电压10.50V)见表10:表10<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>从上表可以看出，使用本发明电解质配方及加胶工艺制作的胶体电池容量与普通AGM电池容量差1.5%左右。2.3固酸能力测试按照实施例1中11.2所述方法测试胶体固酸能力，所得实验数据为Wl=U0.61g，W2=186.10g，W3=254.82g，W4=113.43g;计算得95.89%。即按本发明实施例3制得胶体固酸能力达95.89%，比以往胶体固酸能力提高5%左右。2.4凝胶强度测试用0.5g钢球从230mm高处自由下落到胶体中，在胶液中下降深度为2.6mm(在普通胶体电池的胶体电解质中下降深度为35mm)，可见与普通胶体相比凝胶强度有明显的提升。3、电池测试后对电池单格恒压14.4V,充电24小时后，打开安全阀检验胶体，无游离酸、无水化现象。实验结论按本发明实施例2制得胶体电池容量符合通信用阀控密封胶体蓄电池标准(YD/T1360-2005)要求，电池一次加胶量符合工艺要求，加胶较容易；电池加胶工艺完全可行。电池测试容量合格，与普通AGM电池对比测试表明容量基本接近，胶体电池与普通电池容量差较以往的胶体电池配方大大减低，由1020%减小到1.5%;本发明提供配方制得胶体固酸能力达95.89%，比以往胶体固酸能力提高5%10%;凝胶强度也有明显提升；加胶完成后电池不发热，保持在35.12"C左右；电池内部无游离酸，无水化现象。综上所述，按本发明提供的胶体蓄电池电解质配方制备得到的胶体电解质，其凝胶性能好，提高了电池初期容量和胶体的固酸能力，解决了电池使用过程中胶体水化，电池发热导致底部难以灌胶的问题和电池漏液的问题。本发明的具体实施方式不仅仅局限于上述实施例，凡是本发明所述的技术方案内的实施都属于本发明的保护范围。权利要求1.一种蓄电池胶体电解质，其特征在于包括去离子水、聚丙烯酰胺水溶液、硫酸亚锡水溶液、气相SiO2和甘油，其重量比为去离子水聚丙烯酰胺水溶液∶硫酸亚锡水溶液∶气相SiO2∶甘油＝100∶0.5～1∶0.4～1∶15～21∶0.3～0.7；所述聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比为0.5～1∶100混合搅拌后的混合液；所述硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为1～2∶10混合搅拌后的悬浊液。2.如权利要求1所述的一种蓄电池胶体电解质，其特征在于所述去离子水电导率小于2us/cm。3.如权利要求1所述的一种蓄电池胶体电解质，其特征在于所述气相&02为比表面积分别为200m2/g禾卩380m2/g的气相51〇2按重量比12.5:1配制的混合物。4.如权利要求1所述的一种蓄电池胶体电解质，其特征在于所述甘油为分析纯级。5.—种采用权利要求1所述蓄电池胶体电解质的电池装配加胶工艺，其特征在于包括下列步骤1)包板；2)将正、负极板和隔板组合为单体极群，将单体极群焊接然后装入电池壳，成为电池；3)将去离子水，气相SKV聚丙烯酰胺，甘油，硫酸亚锡按所述比例经大于2800转/分的速度搅拌，混合均匀配制成水胶；4)在上述组装的电池内加入硫酸与磷酸混合液，所述混合液在25T:时密度为1.291.34g/ml;5)电池化成；6)进行容量测试，将容量合格的电池进行过放电至0.20.7V;7)将电池内的混酸倒掉；8)真空加胶。6.如权利要求5所述的电池装配加胶工艺，其特征在于将正、负极板和隔板组合为单体极群前，将正、负极板表面上的浮粉颗粒除净。7.如权利要求5所述的电池装配加胶工艺，其特征在于将正、负极板和隔板组合为单体极群后，用气枪或吸尘器将电池壳内的粉尘吹出或吸出。8.如权利要求5所述的电池装配加胶工艺，其特征在于焊接好的单体极群装入电池壳后，在电池的汇流排底部平铺一层滤网。全文摘要本发明涉及一种蓄电池胶体电解质，包括去离子水、聚丙烯酰胺水溶液、硫酸亚锡水溶液、气相SiO<sub>2</sub>和甘油，其重量比为去离子水∶聚丙烯酰胺水溶液∶硫酸亚锡水溶液∶气相SiO<sub>2</sub>∶甘油＝100∶0.5～1∶0.4～1∶15～21∶0.3～0.7；所述聚丙烯酰胺水溶液为分析纯级聚丙烯酰胺与去离子水按重量比为0.5～1∶100混合搅拌后的混合液；所述硫酸亚锡水溶液为分析纯级硫酸亚锡与去离子水按重量比为1～2∶10混合搅拌后的悬浊液，解决了胶体水化等问题。本发明还提供一种采用该胶体电解质的电池装配加胶工艺，先倒酸后加胶，这样胶体不会凝固，加胶十分容易，避免了加胶后电池发热及电池内尤其是电池底部难以灌胶的问题。文档编号H01M10/02GK101154742SQ20071015212公开日2008年4月2日申请日期2007年9月17日优先权日2007年9月17日发明者刘金刚,杜恩生,贾化琦,钟细进,闫新华申请人:深圳市今星光实业有限公司