[发明专利]一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质及制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电池领域，尤其是一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质配方及其制备方法。

【背景技术】

铅酸蓄电池应用广泛，在世界范围内产值产量都居各类化学电源首位。采用胶体电解质是对铅酸蓄电池的重要革新，使铅酸蓄电池焕发新的生机。此项技术革新是利用二氧化硅的表面羟基在硫酸根桥联作用下，形成三维网状结构，从而固定住硫酸电解液，使其由液态转变为凝胶态。胶体电解液可以有效防止硫酸分层，使铅酸蓄电池充放电平稳；电池起动性能和耐深放电性能得到很好的提升；并抑制了硫酸铅晶体的长大，减小了极板的不可逆硫酸盐化，延长了电池循环寿命。

气相二氧化硅是电解质中主流胶凝剂，国内外大型胶体蓄电池厂家均采用其作为胶凝剂。但由于气相二氧化硅的强触变性，使胶体电解质粘度大，胶凝时间短。凝胶强度是体现胶体电解质性能的重要因素，主要受胶凝剂含量影响。但随着增加气相二氧化硅含量，电解液的胶凝时间大大缩短，导致出现难以灌胶的问题。其次，分散硅胶因制备简单、灌注容易、成本低廉等优点，在市场上也占有一定比例。但是分散硅胶制备的电解质体系在电池充放电过程中容易产生水化分层，其粒径对胶体电解质的凝胶性能影响很大，当胶粒粒径很小时，胶凝速率快，凝胶强度大；粒径较大时，凝胶化过程较慢，凝胶强度弱。

因此，如何有效增加胶体电解质凝胶强度的同时，避免胶凝时间的缩短，维持灌胶溶液的低粘度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

【发明内容】

本发明提供一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质及其制备方法，能够同时达到高凝胶强度和长胶凝时间，解决铅酸蓄电池的灌胶难题，又使生成的胶体有良好强度，达到优良的电化学性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质，包括胶凝剂、硫酸和硫酸钠，所述胶凝剂包括气相二氧化硅以及不同粒径的分散硅胶A和分散硅胶B。

进一步的，所述气相二氧化硅的颗粒尺寸为160-240nm，所述分散硅胶A的颗粒尺寸为10-50nm，所述分散硅胶B的颗粒尺寸小于10nm。

进一步的，所述气相二氧化硅占胶凝剂总质量的70-90%，所述分散硅胶A占胶凝剂总质量的9-29%，所述分散硅胶B占胶凝剂总质量的1-25%。

进一步的，所述胶体电解质中硅的总含量为3-10wt%。

进一步的，在20℃时所述硫酸的密度为1.26-1.30g/ml。

进一步的，所述胶体电解质中硫酸钠的含量为3-10wt%。

一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、配制硫酸，在硫酸中加入硫酸钠；

b、用分散硅胶A配制分散硅胶A液，用分散硅胶B配制分散硅胶B液；

c、在高速分散剪切机中加入水、气相二氧化硅、分散硅胶A液和分散硅胶B液，制得母胶；

d、将母胶和a步骤制得的硫酸预冷后，混合形成胶体电解质。

进一步的，所述高速分散剪切机的线速度为15m/s，运转时间为3min。

进一步的，所述母胶与硫酸预冷至5-15℃。

进一步的，所述母胶与硫酸按质量比1:1-1:4混合。

本发明的有益效果：

本发明的胶体电解质通过混合不同颗粒尺寸的气相二氧化硅、分散硅胶A和分散硅胶B形成，采用胶粒较大的分散硅胶A和适宜的制备方法延长气相二氧化硅的胶凝时间，采用胶粒较小的分散硅胶B增加其凝胶强度，在不增加胶体电解质硅含量的前提下，有效增加了胶体电解质凝胶强度，同时避免了胶凝时间的缩短，维持了灌胶溶液的低粘度，利于灌胶。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式中详细的揭露。

【具体实施方式】

本发明提供一种用于铅酸蓄电池的胶体电解质，包括胶凝剂、硫酸和硫酸钠，胶凝剂包括气相二氧化硅以及不同粒径的分散硅胶A和分散硅胶B。

其中胶体电解质中的硫酸钠含量为3-10wt%，在20℃时硫酸的密度为1.26-1.30g/ml。

本发明的胶凝剂中气相二氧化硅、分散硅胶A和分散硅胶B的含量分别占胶凝剂总质量的70-90%、9-29%和1-25%。气相二氧化硅的颗粒尺寸为160-240nm，分散硅胶A的颗粒尺寸为10-50nm，分散硅胶B的颗粒尺寸小于10nm。

上述基础上，胶体电解质中硅的总含量为3-10wt%。