[发明专利]一种含层状硅酸盐的蓄电池胶体电解质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池中使用的电解质，具体涉及一种胶体电解质。

背景技术

胶体蓄电池是以胶体作为电解质，是一种特殊的蓄电池。胶体蓄电池主要采用阀控密封技术，是密封式蓄电池的一种。呈凝胶状态的胶体电解质在蓄电池中不流动，因而不易漏酸。电池中胶体状电解质有利于维持隔板对阳极板栅保持足够压力，可有效抑制阳极活性物质脱落及铅枝晶的生长和渗透，延长电池寿命。胶体电解质在电池充放电过程中，会由于电解液酸浓度的变化而发生结构变化，在放电过程中由于电解液酸浓度减小，凝胶体系出现微裂纹，为正极生成的氧向负极运动并复合提供了通道，明显将少了电池循环过程中水的损失，电池因干涸失水而失效的情况得到了明显的好转。结构理想的胶体蓄电池其寿命通常在5年以上，有的更长达10年以上，是普通阀控蓄电池寿命的两倍以上。但由于胶体蓄电池使用的胶体电解质粘度比普通的硫酸电解液大很多，这给电池的灌酸工艺带来了严峻的考验；另外，如果胶体强度不够，在电池受到强烈震动或碰撞时可能导致胶体破碎，使电池性能大为下降。虽然胶体电解质具有一定的触变性，但即使是在高速搅拌条件下，其粘度仍比纯硫酸电解液大得多，不仅灌酸速度慢，而且电池不易灌满，多数情况下需后补胶液。高粘度的胶体电解质在灌胶过程中很难均匀流入电池内部极群各处，导致电池容量不一致。由于胶体电解液的流动性差，渗透性也随之降低，胶体电解质对隔板、极板的渗透性差，极有可能导致隔板或极板出现干点，严重影响电池性能。现有的胶体电解质，无论是纳米二氧化硅体系还是硅溶胶体系，其灌胶流动性均很差，电池使用性能及寿命均远低于预期。

发明内容

本发明要解决现有蓄电池胶体电解质因灌胶流动性差而导致的灌胶困难、灌胶效率低、电池性能差、寿命短的问题，为此而提供本发明的蓄电池胶体电解质。

本发明的技术方案如下：

一种含层状硅酸盐的蓄电池胶体电解质，其特征在于由含硅凝胶剂、触变剂、复合添加剂及电解液组成，所述触变剂为层状硅酸盐。

进一步的，所述含硅凝胶剂为SiO₂，其比表面积为200～500m²/g，蓄电池胶体电解质中SiO₂的含量为2.0～10.0重量％。

进一步的，所述层状硅酸盐选自蒙脱土、高岭土、凹凸棒土、云母、活性白土、蛭石以及硅藻土。

进一步的，所述层状硅酸盐的粒径(尺寸)为0.1～2微米。

进一步的，所述层状硅酸盐的片层宽度与片层厚度比为(100～2000)∶1。

进一步的，所述触变剂占蓄电池胶体电解质的0.05～0.5重量％。

进一步的，所述复合添加剂包括占蓄电池胶体电解质的1～5重量％的多元醇、0～0.5重量％的硫酸钴、0.5～3重量％的硫酸钠以及3.5～5.5重量％的磷酸。

进一步的，所述多元醇是葡萄糖、季戊四醇、聚乙烯醇1799及酒石酸中的一种或两种以上的混合物。

进一步的，所述电解液是质量浓度为35～45％的稀硫酸。

一种含层状硅酸盐的蓄电池胶体电解质的制备方法，包括以下步骤：

(1)将含硅凝胶剂分散到35～45％的硫酸溶液中制成胶体分散液，在50～55℃下强烈搅拌2～8小时，得到分散液甲；

(2)将触变剂层状硅酸盐分散于上述分散液甲中，并在50～55℃下搅拌分散6～12小时，降至室温，得到分散液乙；

(3)将复合添加剂溶解到上述分散液乙中，搅拌2～4小时，制得到具有优异触变流动性且高凝胶强度的蓄电池胶体电解质；蓄电池胶体电解质中，含硅凝胶剂的含量为2.0～10.0重量％，层状硅酸盐的含量为0.05～0.5重量％；所述复合添加剂包括占蓄电池胶体电解质的1～5重量％的多元醇、0～0.5重量％的硫酸钴、0.5～3重量％的硫酸钠以及3.5～5.5重量％的磷酸。