一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纳米胶体蓄电池，具体是一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电 池，属于电化学领域。
[0002] 发明背景
[0003] 铅酸蓄电池自1958年被发明以来，已有一百多年的历史。铅酸蓄电池具有结构简 单、性能可靠、使用方便、原料易得和价格便宜等优点，被广泛应用于交通运输、通讯和国防 等国民经济中的众多领域，已成为社会生产和人类生活中不可缺少的能源产品。
[0004] 铅酸蓄电池的五大组成部分为正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，其中电解液 是影响电池性能的主要因素之一。
[0005] 胶体电解液具有不流动性、不易漏酸、可防止活性物质脱落、减少自放电、耐低温 性能好，延长电池寿命等优点，在应用过程中具有明显的优势。然而就胶体电池而言，最关 键的技术是胶体电解质的配方，不同的配方对胶体电池的性能影响很大。目前国内生产的 胶体电解质主要以硫酸和硅溶胶为主要原料，制成的胶体电解质存在触变性差、易水化、老 化快、易发干及产生龟裂等现象，导致蓄电池内阻增加，大电流放电性能下降，自放电快，电 池容量下降，使用寿命缩短。
【发明内容】
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[0006] 为了克服上述之不足，本发明涉及一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，包括 正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳。
[0007] 所述电解液为一种酸度稳定、不水化、不龟裂、不分层的纳米胶体电解液，具体包 括以下重量组分：硫酸42~54,纯水48~58,纳米二氧化硅0. 8~3,表面活性剂0. 008~ 0. 3,稳定剂0. 05~0. 1，抗内阻添加剂0. 008~0. 013,功能高分子材料0. 02~0. 04,成膜 促进剂〇. 01~〇. 035。
[0008] 优选重量组分为：硫酸43. 89,水54. 9,纳米二氧化硅1. 0,表面活性剂0. 07,稳定 剂0. 08,抗内阻添加剂0. 01，功能高分子材料0. 03,成膜促进剂0. 02。
[0009] 如上述权利要求所述，所述表面活性剂为聚乙二醇。
[0010] 如上述权利要求所述，所述稳定剂为疏水改性的聚丙烯酰胺，也可以是聚丙烯酰 胺。
[0011] 如上述权利要求所述，所述抗内阻添加剂为α-萘酚酸。
[0012] 如上述权利要求所述，所述功能高分子材料为邻甲氧基苯甲醛。
[0013] 如上述权利要求所述，所述成膜促进剂为硝酸钾、硝酸钠之一或组合。
[0014] -种制备如上述权利要求的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池电解液，包括以下 步骤：
[0015] (1)取表面活性剂聚乙二醇和稳定剂按上述比例加入纯水中，加热溶解后冷却，得 到溶液A;
[0016] (2)取定量纯水，在搅拌条件下加入内阻添加剂α-萘酚酸、功能高分子材料邻甲 氧基苯甲醛和成膜促促进剂，搅拌得到溶液B;
[0017] (3)取定量纯水，在搅拌条件下缓慢加入质量分数为98%浓硫酸，搅拌冷却至 35~60°C;再加入纳米二氧化硅、搅拌，搅拌线速度保持在5~25m/s;
[0018] (4)将溶液A和溶液B加入高速分散机中，继续搅拌0. 5~5小时。
[0019] 本发明涉及一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，包含上述铅酸蓄电池胶体电 解液或按照上述铅酸蓄电池胶体电解液的制备方法制备的铅酸蓄电池胶体电解液。本发明 对所述铅酸蓄电池对正极、负极、隔膜和电池外壳等没有特殊限制。所述铅酸蓄电池优选按 照下述方法获得。得到铅酸蓄电池胶体电解液后，本发明利用灌酸机将其注入电池中，得到 新型高容量免维护纳米胶体蓄电池。
[0020] 本发明的有益效果：采用上述权利要求制备的纳米胶体电解液，纳米二氧化硅主 要依靠氢键结合，形成三维网络结构作为骨架的优点，所述电解液包裹于上述物质形成的 三维网络结构中，具有凝胶的可逆性和稳定性。由于该纳米胶体电解液中加入了内阻添加 剂α-萘酚酸和功能高分子邻甲氧基苯甲醛，彻底解决了普通铅酸电池普遍出现的硫酸分 层问题。用该纳米胶体电解液制备的蓄电池，能延缓极板腐蚀钝化，成膜促进剂的加入，可 减少自放电，具有良好的触变性能，内阻低，自放电小、过放电恢复能力强，耐低温而性能 好，普通胶体常见的水化，龟裂等现象可自动修复。高速搅拌后流动性好，利于灌注，并可迅 速向极板深层渗透，避免了传统胶体电池灌注困难、渗透不匀、易缺液的弊病，大大延长了 电池的使用寿命。
【具体实施方式】：
[0021] 下面结合实施例对本发明做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性 的，不能以此限定本发明的保护范围。
[0022] 实施例1 :
[0023] 1、选取聚乙二醇和疏水改性的聚丙烯酰胺，按每吨纳米胶体电解液中重量比为为 0. 07和0. 08取样，加入适量纯水，加热溶解后冷却，为溶液Α。
[0024] 2、选取α_萘酚酸、邻甲氧基苯甲醛和硝酸钾，按每吨纳米胶体电解液中质量百 分比为0. 01、0. 03、0. 02取样，加入纯水，加热溶解后冷却，为溶液Β。
[0025] 3、按每吨纳米胶体电解液各组分的重量比，称取适量纯水于高速分散机种：加入 43. 89的分析纯硫酸，搅拌冷却到35~60°C，加入重量比1的纳米二氧化硅，高速搅拌2小 时，搅拌线速度保持在20m/s。
[0026] 4、将溶液A和溶液B加入搅拌机中，继续搅拌3小时，得到本发明提出的纳米胶体 电解液。
[0027] 实施例2 :
[0028] 1、选取聚乙二醇和聚丙烯酰胺，按每吨纳米胶体电解液中重量比为0. 012和0. 1 取样，加入纯水，加热溶解后冷却，为溶液A。
[0029] 2、选取α_萘酚酸、邻甲氧基苯甲醛和硝酸钠，按每吨纳米胶体电解液中重量比 0. 008、0. 02和0. 015取样，加入纯水，加热溶解后冷却，为溶液Β。
[0030] 3、按每吨纳米胶体电解液各组分的质量百分比，称取适量纯水于高速分散机种： 加入重量比为43. 6的分析纯硫酸，搅拌冷却到35~60°C，加入0. 9的纳米二氧化硅，高速 搅拌2小时，搅拌线速度保持在20m/s。
[0031] 4、将溶液A和溶液B加入搅拌机中，继续搅拌1. 5小时，得到本发明提出的纳米胶 体电解液。
[0032] 性能测试：分别采用实施例1、2得到的纳米胶体电解液和普通电解液按照常规方 法制备成蓄电池，并分别测试性能，结果如下表：
[0033]
[0034] 尽管上述对本发明做了详细说明，但不限于此，本技术领域的技术人员可以根据 本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本 发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，其特征在于，为正极、负极、隔膜、电解液和 电池外壳。2. 根据权利要求1所述的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，其特征在于，所用电解 液为纳米胶体电解液，该电解液由硫酸、纳米二氧化硅、表面活性剂、稳定剂、抗内阻添加 剂、功能高分子材料、成膜促进剂和纯水组成，其重量组分为硫酸42~54,纯水48~58,纳 米二氧化硅〇. 8~3,表面活性剂0. 008~0. 3,稳定剂0. 05~0. 1，抗内阻添加剂0. 008~ 0. 013,功能高分子材料0. 02~0. 04,成膜促进剂0. 01~0. 035。3. 根据权利要求2所述的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池电解液，其特征在于，所 述电解液中表面活性剂为聚乙二醇，稳定剂为疏水改性的聚丙烯酰胺，也可以是聚丙烯酰 胺，抗内阻添加剂优选为α-萘酚酸，所述功能高分子优选为邻甲氧基苯甲醛，所述成膜促 进剂为硝酸钠、硝酸钾之一或组合。4. 根据权利要求2所述的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池电解液，其特征在于，所 述纳米胶体电解质质量组成优选为：优选重量组分为：硫酸43. 89,水54. 9,纳米二氧化硅 1. 0,表面活性剂0. 07,稳定剂0. 08,抗内阻添加剂0. 01，功能高分子材料0. 03,成膜促进剂 0. 02〇5. 根据权利要求2所述的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池电解液，其特征在于，所 述纳米胶体电解质制备方法包括以下步骤： (1) 取表面活性剂聚乙二醇和稳定剂按上述比例加入纯水中，加热溶解后冷却，得到溶 液A; (2) 取定量纯水，在搅拌条件下加入内阻添加剂α-萘酚酸、功能高分子材料邻甲氧基 苯甲醛和成膜促进剂，搅拌得到溶液Β; (3) 取定量纯水，在搅拌条件下缓慢加入质量分数为98 %浓硫酸，搅拌冷却至35~ 60°C;再加入纳米二氧化硅、搅拌，搅拌线速度保持在5~25m/s; (4) 将溶液A和溶液B加入高速分散机中，继续搅拌0. 5~5小时。6. 根据权利要求1所述的新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，其特征在于，所述纳米 胶体蓄电池对正极、负极、隔膜和电池外壳等没有特殊限制。
【专利摘要】本发明公开了一种新型高容量免维护纳米胶体蓄电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳。所述电解液体系由以下组分按质量比组成：硫酸42～54，纯水48～58，纳米二氧化硅0.8～3，表面活性剂0.008～0.3，稳定剂0.05～0.1，抗内阻添加剂0.008～0.013，功能高分子材料0.02～0.04，成膜促进剂0.01～0.035。本发明彻底解决了普通铅酸电池出现的硫酸分层问题，延缓了极板腐蚀钝化，减少自放电过程。该电解液高速搅拌后流动性好，利于灌注，并可迅速向极板深层渗透，避免了传统胶体电池灌注困难，渗透不匀，易缺液的弊病。用该电解液灌注的电池具有触变性好、内阻低，自放电小、耐低温而性能好等一系列优点。
【IPC分类】H01M10/10
【公开号】CN105355986
【申请号】CN201510686164
【发明人】冯启勇, 郑伟
【申请人】山东康洋电源有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月20日