[发明专利]一种胶体电解液及其制备方法

说明书

本申请公开了一种胶体电解液及其制备方法，其中，胶体电解液包括以下质量份的原料：气相二氧化硅为2～6份，聚丙烯酰胺为0.1～0.5份，山梨醇为0.001～0.006份，硫酸亚锡为0.02～0.3份，聚乙二醇为0.1～0.5份，硫酸锂为0.2～1.5份，稀硫酸为85～96份，稀硫酸的密度为1.20～1.50g/cm³。本申请的胶体电解液能抑制多种失效模式，具有较低的内阻，同时可以避免注液后胶体电解液在蓄电池内分布不均。

技术领域

本申请涉及电化学领域，尤其涉及一种胶体电解液及其制备方法。

背景技术

铅酸蓄电池发明于1859年，截至目前仍然是世界上产量最大、用途最广的电化学电源。铅酸蓄电池具有性价比高、安全性好和生产制造工艺成熟的优点，一直作为变电站、换流站、发电厂等电力设施中直流电源系统的备用电源，在电力生产中发挥着重要作用。在上世纪70年代，发明了阀控式铅酸蓄电池(valve-regulated lead-acid battery，VRLA)，主要分为玻璃纤维吸附(AGM) 蓄电池和胶体(Gels)蓄电池，阀控式铅酸蓄电池解决了维护中加水、加酸的问题，降低了工作强度，减少了酸雾和气体的排放，在上世纪90年代逐渐成为国内电力行业中蓄电池应用的主流。

然而，阀控式铅酸蓄电池具有一些特有的失效模式。电力行业中的固定型阀控式铅酸蓄电池，采用长期浮充运行方式，具有正极板的板栅腐蚀、正极板的活性物质软化脱落、负极板的活性物质不可逆硫酸盐化、负极汇流排腐蚀、内部微短路、失水等失效模式，导致蓄电池投运后容量衰减，甚至失压开路，造成蓄电池使用寿命缩短、可靠性降低。

阀控式胶体铅酸蓄电池内部电解液中的稀硫酸吸附在二氧化硅(SiO₂)通过氢键相互连接形成的三维网状结构中，可以抑制电解液中硫酸密度分布不均；二氧化硅胶体结构可以吸附电解液中的有害杂质，减少蓄电池的浮充电流，抑制自放电；但是，由于蓄电池的极板和隔板都包裹在二氧化硅胶体结构中，丧失了氧循环复合反应的氧气传输通道，造成胶体蓄电池失水，必须设计成富液结构；将二氧化硅凝胶剂同稀硫酸混合，制成胶体电解液后，粘度增大，致使胶体电解液注入蓄电池后，在蓄电池内分布不均，加速正极板的板栅腐蚀和负极板的活性物质不可逆硫酸盐化。

申请内容

本申请提供一种胶体电解液及其制备方法，能够解决现有技术无法解决的阀控式铅酸蓄电池的正极板的板栅腐蚀、正极板的活性物质软化脱落、负极板的活性物质不可逆硫酸盐化、负极汇流排腐蚀和内部微短路等失效模式，阀控式胶体蓄电池容易失水，注液后电解液不能充分渗透、分布不均的问题。

第一方面，本申请的实施例提供了一种胶体电解液，包括以下质量份的原料：气相二氧化硅为2～6份，聚丙烯酰胺为0.1～0.5份，山梨醇为0.001～0.006 份，硫酸亚锡为0.02～0.3份，聚乙二醇为0.1～0.5份，硫酸锂为0.2～1.5份，稀硫酸为85～96份，稀硫酸的密度为1.20～1.50g/cm³。

胶体电解液可以用于阀控式胶体铅酸蓄电池。其中，聚丙烯酰胺 ((C₃H₅NO)_n)作为胶体稳定剂，聚丙烯酰胺分子链中的羧基氧和氨基氮原子可与SiO₂胶粒表面的羟基形成氢键，将SiO₂胶粒相互结合成为团聚体；聚丙烯酰胺能增强SiO₂胶体电解液的触变性能，使生成的SiO₂胶体表面光洁、有弹性，不易水化。

山梨醇(C₆H₁₄O₆)作为腐蚀抑制剂，山梨醇分子通过配位键，在极板的板栅或汇流排表面的PbO₂腐蚀膜之上结合成单分子层的吸附保护膜，阻止SO₄²⁺离子向极板的板栅或汇流排内部扩散。