一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，包括以下步骤：以水和玻璃纤维制备玻璃纤维浆料，加水稀释，调节pH值；接着进行负压抽滤脱水得到一次成型的湿隔板，并向湿隔板表面施加纳米氧化硅水分散液，并进行负压抽滤脱水得到二次成型的湿隔板，烘干即得到可溶出胶体的AGM隔板。本发明专利技术通过添加的小粒径、高比表面积的纳米氧化硅制备可溶出胶体的AGM隔板，制得的隔板应用于蓄电池时，在充放电循环≥10次，纳米氧化硅溶出量≥50％，溶出的纳米氧化硅逐步形成凝胶，从而形成全固态胶体蓄电池，开辟了新的胶体蓄电池制造方式，免去铅酸蓄电池的加胶工艺，解决了铅酸蓄电池加胶困难及蓄电池内化成不均匀等问题。

Preparation method of soluble colloid AGM separator

The invention discloses a method for preparing soluble colloidal AGM separator, which comprises the following steps: using water and glass fiber glass fiber slurry preparation, diluted with water, adjusting the pH value; then forming a negative pressure filtration dehydration to get wet to wet the surface of the baffle and baffle, applying Jianami silicon oxide dispersion, and get two negative pressure filtration dehydration forming wet separator, drying to obtain soluble colloidal AGM separator. The present invention by adding a small particle diameter, high specific surface area of nano silicon oxide for preparation of soluble AGM separator colloidal, prepared separator used in the battery, in the charge discharge cycle is more than 10 times, the amount of more than 50% dissolution of nano silica, nano silica dissolution gradually formed from the gel, and the formation of the whole solid colloid battery, opened up a new way of manufacturing battery, replacing lead-acid battery with adhesive technology, solves the problem of lead-acid battery formation with adhesive difficult and uneven.

【技术实现步骤摘要】
一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法
本专利技术属于蓄电池领域，更具体地，涉及一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，该隔板适用于铅酸蓄电池，如阀控式AGM铅酸蓄电池，可应用于制备新型的全固态胶体铅酸蓄电池。
技术介绍
铅酸蓄电池是当前技术成熟度最高、使用安全性最优、循环利用率最好的二次电池，在全世界各类型的蓄电池市场中占有72％以上的市场份额。铅酸蓄电池被广泛应用于电动自行车摩托车电池、汽车启动电池和新型的启停电池、风电光伏储能电池、通讯基站和数据中心备用电源、高铁机车供电系统等多个领域，为满足行业需求，行业近几年产量以20％的增速在发展。在国内的铅酸蓄电池制造过程中，玻纤隔板一直占据绝对的市场份额。2000年之后，蓄电池厂家在玻纤隔板蓄电池上嫁接胶体电池的技术，在电解液中添加进口的气相氧化硅或硅溶胶使电解液凝胶化，将AGM隔板和胶体技术结合起来，以提高电池的性能。作为对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进，胶体电解液代换了硫酸电解液，在安全性、蓄电量、放电性能和使用寿命等方面较普通电池有所改善。具体来说，相对于液态电解质的铅酸蓄电池，胶体电池具有以下优点：深循环放电状态下有良好的使用可靠性、循环寿命相对较长、耐过充电能力强、工作温度范围宽、自放电率低、可以任意方位放置、抗震性好、使用安全等。因此，胶体电池是铅酸蓄电池行业的发展方向。胶体电池经过化成工艺后，即可投入使用。铅酸蓄电池的化成分为内化成和外化成两种。内化成工艺是将固化干燥以后的电池极板分切后直接组装成电池，在电池内部化成。外化成是在化成槽中完成极板化成。由于外化成蓄电池用的极板需预先经槽化成、水洗和干燥，能耗较大，对环境污染大，2013年我国全面禁止外化成铅酸蓄电池的生产。虽然胶体电池具有一系列的优势，但是胶体电池加胶困难、内化成不均匀一直是行业的难题。胶体电池加胶困难、内化成不均匀的根本原因是由加胶工艺造成的。目前，胶体电池的加胶工艺一般是用一定比重的稀硫酸与二氧化硅胶体充分混合，然后加入蓄电池，经过内化成工艺，达到凝胶状态；即胶体与稀硫酸提前混合均匀，经过加酸机灌注胶体电解液。内化成胶体电池在电池内部化成，化成过程中易发热。内化成电池加胶过程中，稀硫酸电解液与生极板中的活性物质剧烈反应，释放大量的热量，热量累积、短时间内热量无法快速释放出去，温度急剧升高，导致胶体凝胶时间缩短，因此，凝胶集中地堆积在集群附近的区域。胶体在灌注的过程中，受到隔板的过滤作用，形成凝胶的胶体和酸分离，部分酸被阻隔在隔板的上方，无法进入到电池的内部，容易导致电池加入酸的量不足，严重影响蓄电池容量及寿命。由于胶体电池加胶困难，电解液加入的量不足，且酸在隔板内分布不均匀，导致胶体电池内化成不均匀、不彻底。总体上来讲，胶体电池内化成不够彻底，容量衰退快，放电容量和循环使用寿命均比外化成胶体电池差。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，通过在现有玻纤隔板中添加1.5～10nm、比表面积为680～1100㎡/g纳米氧化硅制备可溶出胶体的AGM隔板。本专利技术中，在AGM隔板生产的过程中，即加入胶体材料—小粒径、高比表面积的纳米氧化硅；采用该隔板的蓄电池经过内化成和充放电循环后，AGM隔板中的纳米氧化硅缓慢释放出来，形成纳米单分散透明果冻状胶体。本专利技术通过控制制备方法中的各个步骤的参数、条件，包括纳米二氧化硅与玻璃纤维等原料的配比及浓度，制备过程中调节体系的pH值，烘干的温度及时间等，能够有效控制制得的隔板中纳米氧化硅与纤维的分布，确保该隔板具有良好的胶体溶出效果。本专利技术中的纳米氧化硅粒径小、比表面积高、表面羟基多、表面活性大，纳米氧化硅通过表面的羟基作用与玻璃纤维紧密的结合。经过烘干程序的可溶出胶体的AGM隔板，其内部纳米氧化硅的原生粒子粒径小，仅为1.5～10nm，其聚集结构表观粒径大。聚集结构表观粒径大的颗粒可保证隔板的结构，且在酸性条件和充电条件下不会快速溶出；纳米氧化硅的原生粒子粒径小，且小于20nm具有一定的导电性。采用该隔板的蓄电池在反复充放电循环过程中，附着在AGM隔板上的原生粒径小的纳米氧化硅在极板反复膨胀与收缩的作用力、充放电过程中氢气和氧气扰动的作用力、电场的作用下缓慢释放，当纳米氧化硅达到一定浓度时，释放的纳米氧化硅在酸性条件下逐步形成纳米单分散透明果冻状胶体；采用该隔板的蓄电池10次充放电循环后，此时，纳米氧化硅溶出量≥50％，即形成全固态胶体蓄电池。纳米氧化硅在AGM隔板上均匀分布，在酸性条件下，缓慢溶出的纳米氧化硅形成均匀的、稳定的三维网络结构，呈纳米单分散透明果冻状，其效果等远优于硫酸电解质中加入纳米二氧化硅胶体灌注蓄电池的白色聚集的乳状胶体。本专利技术中可溶出胶体的AGM隔板，开辟了一条新的胶体蓄电池制造方案，免去铅酸蓄电池的加胶工艺，解决了传统铅酸蓄电池加胶困难及蓄电池内化成不均匀等行业问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以包括水、以及玻璃纤维在内的原料制备玻璃纤维浆料，并对该玻璃纤维浆料进行打浆处理；(2)向所述步骤(1)得到的所述玻璃纤维浆料中加入水进行稀释得到玻璃纤维浆液，调节该玻璃纤维浆液的pH值使其pH值为2.0～3.5；(3)对所述步骤(2)得到的所述玻璃纤维浆液进行负压抽滤脱水得到一次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为70～85％；(4)向所述步骤(3)得到的所述湿隔板表面施加纳米氧化硅水分散液得到表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板；所述纳米氧化硅水分散液是向水中加入纳米二氧化硅，然后进行打浆得到的；所述纳米二氧化硅的粒径为1.5～10nm，比表面积为680～1100㎡/g；(5)对所述步骤(4)得到的所述表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板进行负压抽滤脱水得到二次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为65～68％；(6)将所述步骤(5)得到的所述二次成型的湿隔板进行烘干处理，即得到可溶出胶体的AGM隔板；所述可溶出胶体的AGM隔板包括质量百分比为74～95％的玻璃纤维，以及质量百分比为2～25％的纳米二氧化硅。作为本专利技术的进一步优选，所述步骤(6)得到的所述可溶出胶体的AGM隔板还包括质量百分比为0～8％的有机纤维，以及质量百分比为0～5％的功能助剂；所述功能助剂包括分散剂、助留剂和助滤剂中的至少一种；优选的，相应的，在所述步骤(4)中，所述纳米氧化硅水分散液是先向水中加入分散剂，并进行打浆处理，接着再加入所述纳米二氧化硅，然后进行打浆得到的；其中，加入纳米二氧化硅后的所述打浆为高速打浆，该高速打浆的打浆转速不小于1500rpm；所述步骤(1)具体是，先向水中加入助留剂、以及助滤剂，并进行打浆处理得到分散系；然后，调节该分散系的pH值使其pH值为2.0～3.5；接着，向所述分散系中加入玻璃纤维，然后进行打浆处理；接着，继续向该分散系中加入有机纤维，然后进行打浆从而最终得到所述玻璃纤维浆料。作为本专利技术的进一步优选的，所述步骤(2)得到的所述玻璃纤维浆液还经过除渣处理；所述步骤(6)中的所述烘干处理，具体是先将所述二次成型的湿隔板在130～150℃下干燥3～5分钟，再在180℃下干燥10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以包括水、以及玻璃纤维在内的原料制备玻璃纤维浆料，并对该玻璃纤维浆料进行打浆处理；(2)向所述步骤(1)得到的所述玻璃纤维浆料中加入水进行稀释得到玻璃纤维浆液，调节该玻璃纤维浆液的pH值使其pH值为2.0～3.5；(3)对所述步骤(2)得到的所述玻璃纤维浆液进行负压抽滤脱水得到一次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为70～85％；(4)向所述步骤(3)得到的所述湿隔板表面施加纳米氧化硅水分散液得到表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板；所述纳米氧化硅水分散液是向水中加入纳米二氧化硅，然后进行打浆得到的；所述纳米二氧化硅的粒径为1.5～10nm，比表面积为680～1100㎡/g；(5)对所述步骤(4)得到的所述表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板进行负压抽滤脱水得到二次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为65～68％；(6)将所述步骤(5)得到的所述二次成型的湿隔板进行烘干处理，即得到可溶出胶体的AGM隔板；所述可溶出胶体的AGM隔板包括质量百分比为74～95％的玻璃纤维，以及质量百分比为2～25％的纳米二氧化硅。

【技术特征摘要】
1.一种可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以包括水、以及玻璃纤维在内的原料制备玻璃纤维浆料，并对该玻璃纤维浆料进行打浆处理；(2)向所述步骤(1)得到的所述玻璃纤维浆料中加入水进行稀释得到玻璃纤维浆液，调节该玻璃纤维浆液的pH值使其pH值为2.0～3.5；(3)对所述步骤(2)得到的所述玻璃纤维浆液进行负压抽滤脱水得到一次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为70～85％；(4)向所述步骤(3)得到的所述湿隔板表面施加纳米氧化硅水分散液得到表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板；所述纳米氧化硅水分散液是向水中加入纳米二氧化硅，然后进行打浆得到的；所述纳米二氧化硅的粒径为1.5～10nm，比表面积为680～1100㎡/g；(5)对所述步骤(4)得到的所述表面施加有纳米氧化硅水分散液的湿隔板进行负压抽滤脱水得到二次成型的湿隔板，该湿隔板的含水量为65～68％；(6)将所述步骤(5)得到的所述二次成型的湿隔板进行烘干处理，即得到可溶出胶体的AGM隔板；所述可溶出胶体的AGM隔板包括质量百分比为74～95％的玻璃纤维，以及质量百分比为2～25％的纳米二氧化硅。2.如权利要求1所述可溶出胶体的AGM隔板的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)得到的所述可溶出胶体的AGM隔板还包括质量百分比为0～8％的有机纤维，以及质量百分比为0～5％的功能助剂；所述功能助剂包括分散剂、助留剂和助滤剂中的至少一种；优选的，相应的，在所述步骤(4)中，所述纳米氧化硅水分散液是先向水中加入分散剂，并进行打浆处理，接着再加入所述纳米二氧化硅，然后进行打浆得到的；其中，加入纳米二氧化硅后的所述打浆为高速打浆，该高速打浆的打浆转速不小于1500rpm；所述步骤(1)具体是，先向水中加入助留剂、以及助滤剂，并进行打浆处理得到分散系；然后，调节该分散系的pH值使其pH值为2.0～3.5；接着，向所述分散系中加入玻璃纤维，然后进行打浆处理；接着，继续向该分散系中加入有机纤维，然后进行打浆从而最...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐翠云，李翔，汪程红，刘健，
申请(专利权)人：江西纳宇纳米新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36