[发明专利]用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物和制备方法

说明书

本发明涉及一种铅蓄电池使用的有机高分子组合物的制备方法，特别是涉及一种用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物和制备方法。

在常规的铅蓄电池中，通常采用蒸馏水稀释浓硫酸作为电解质，化成极板普遍在工艺制造上采用稀硫酸作化成液。由于稀硫酸在极板通电化成时酸雾严重逸出的原因，造成大面积的环境污染，成为铅蓄电池制造业对环境最大的污染源之一。由于硫酸电解质对极板的强腐蚀作用，铅酸蓄电池普遍存在大电流充电发热量大，使用寿命短等一系列缺点。传统开口式铅酸蓄电池在使用中存在酸雾逸出量大、接口腐蚀等老大难问题。

为了解决该问题目前一般可归结为两类方案：一是在铅酸原理基础上对极板进行减磅，例如采用覆铅玻璃纤维、导电塑料取代铅基板栅等措施降低极板重量，或在传统的网状板栅结构上复合陶瓷、多孔硅化物等措施改进极板的性能。另一种革新思路是寻求硫酸液环保替代品，如一种现称之为胶体蓄电池的电解质改型产品，目前已有不少国家成熟掌握以硅酸盐电解质(主要化学成分为SiO₂·nH₂O)的胶体蓄电池，这类胶体电解质改进型配方在各国的专利文献中均有记载。其优点是免用纯硫酸，初步适应了对电解质的环保需求；缺点是产品的比能量较之铅酸蓄电池为小，内阻较大，在使用中容易失水硬化，导致产品性能和寿命均不理想。应用有机高分子聚合物的胶体电解质，在21世纪前已公开的专利或技术文献中很少有报道。

目前，出现了一种应用不含钠的有机硅化合物与硫酸化合的电解质，例如在PCT/CN99/00116文献中所介绍的：有机硅盐复合电解质是由一种有机硅化合物与硫酸按一定配比复合而成，这种硅胶电解质对形成分散均匀体系的技术要求较高，性能不够稳定，因此产品一致性的问题较难解决。又如在中国专利中请01104182.X所述的，其凝胶初乳是由聚元素有机硅氧烷与有机硅油按一定体积配比混合而成，这一类由亲水性有机硅氧烷和油相物的聚合物的凝胶体系仍不够理想。由于亲水性有机硅氧烷与油相硅化合物不能形成稳定分布的初乳体系，在非完全化合的电解质凝胶体系中容易出现硫酸下沉的现象，即使在非电场的情况下也会很快产生不可逆的凝胶，所以原料混和后必须尽快灌装入蓄电池。这一类配方的硅胶电解质被限制在对隔棉技术要求较高的吸附式蓄电池应用，给工业配装带来了极大的不便，电解质的专业化生产、贮存和运输等工业推广问题均有待解决。

本发明的目的在于：1.为了克服已有硅酸盐胶体蓄电池在使用中容易失水硬化，导致产品性能和寿  命均不理想的缺点，使有机硅胶体电解质在常温非电场环境不易凝固。2.为了进一步改善“有机硅+硫酸”基础凝胶体系的化学活性，和凝胶特性的  稳定，进一步提高铅蓄电池的使用寿命和比能量。3.为了改善铅蓄电池接口容易腐蚀的程度，有效地提高铅蓄电池的综合电气性  能，从而提供一种用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物和制备方法。

本发明的目的是这样实现的：本发明提供的一种用作铅蓄电池的电解质或化成液的组合物，其组成包括：

A组份为：一种分子量小于3000的、具有亲水性的有机硅氧烷(又称聚元素有机硅氧烷)，或两种及两种以上的有机硅氧烷按任意比例混合，混合后的混合物作为A组份，其中A组份添加量为0.5-2体积份；

B组份为粘度小于2000帕的有机硅油，其中添加量为0.5-2体积份；

C组份为10-50wt％含量的正硅酸脂水溶液，添加量为2-50体积份；

D组份为纯水，其中添加量为20-500体积份。

E组份为密度1.40-1.60的硫酸，其中添加量为20-100体积份；

还包括在上述的组成中添加表面活性剂，所述的表面活性剂具有成分为(Na，Ca)_0.33(Al，Mg)₂(Si₄O₁₀)(OH)₂·nH₂O的蒙脱土，并是经常规酸化浸渍的蒙脱土饱和水溶液，添加量为0.2-2份。

其中A组份包括：具有分子量小于3000的、主链骨架具有m个Si-O-Si或C-Si-O链段结构、侧基(支链)上有一种或一种以上的不饱和亲水活性基团R的聚元素有机硅氧烷，其中m≥1，；其中R：H、OH、SO₂H、NH₂、CH₃等。在常规的聚元素硅氧烷单体合成中，较常见有含氯、含氢、含烷氧基、含羟基、含乙烯基、含胺基、含环硅氧烷等聚元素有机硅氧烷，其结构式为：或