胶体电解质及其配制工艺制造技术

铅酸蓄电池用胶体电解质是一种具有良好触变功能的高容量电解质。本发明专利技术的胶体电解质含有２８．５～４１％的硫酸（以胶体为１００％，重量百分比，下同），５．２５～９．５％的硅溶胶（以ＳｉＯ↓［２］计），０．５～２％的磷酸、０．１５～０．５％的氢氧化铵（以ＮＨ↓［３］计）。本发明专利技术提高了电容量至１０９％，无酸雾放出，且自放电很小。本发明专利技术的胶体电解质配制工艺只是将酸性电解质和碱性电解质按比例混合即成，因此工艺十分简单。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种胶体电解质及其配制工艺。用本专利技术的胶体电解质灌注铅酸蓄电池，其具有良好的触变功能。国内外有关铅酸蓄电池用胶体电解质有很多种。英国专利文献GB2088623A提出了以硫酸和二氧化硅形成胶体电解质，二氧化硅的比表面积为20-500平方米/克，最好是100-200平方米/克，在胶体电解质中磷酸的量为在胶体电解质中所含硫酸量的0.5-15%(重量百分数，下同)，最好为4-6%，二氧化硅在胶体电解质中的量为3-15%(重量百分数，下同)，最好为7-9%，硫酸含量约12%。日本专利文献特公昭57-58030所介绍的胶体电解质，是由2-10%的无水硅酸和18-41%的硫酸所组成。一篇专利技术名称为一种配制触变性胶体电解质的方法的中国专利文献CN86104708介绍了一种含硅凝胶剂(硅酸钠、硅溶胶或无定形二氧化硅粉末)和硫酸配制电解质的方法，所用的硅溶胶中二氧化硅胶粒的比表面积为50-500平方米/克，胶体电解质中二氧化硅重量比为3-15%，硫酸的重量比为30-48%，硅溶胶中的二氧化硅胶粒的最佳比表面积为100-300平方米/克，胶体电解质中二氧化硅的最佳重量比为5-10%，最佳的硫酸重量比为35～45%，将硫酸在搅拌下用滴加的方法加到硅溶胶中混合时，温度控制在10℃-40℃。公开号为CN1056019A、名称为“高电容量胶体电解质及其制法”的中国专利申请，胶体电解质中(以胶体电解质为100)含硅溶胶(以二氧化硅计)3-9.9%(重量百分数，下同)含硫酸48.1-75%，硫中含有0.1-0.5氢氧化铝(以三氧化二铝计)，使电容量增高，其制备方法是将硅溶胶和硫酸同时滴加到反应容器中。在上述已有技术和其他有关胶体电解质的配方及制法所制备的胶体电解质，其装入蓄电池后，一般都存在下列问题1、与铅酸蓄电池比较，电容量降低，一般仅达到80%左右，最高达到91.6%。2、自放电严重。如CN 1056019为了克服酸雾和提高容量而加入AL(OH)3，从而引入了AL3+，会引起自放电加大。3、充电过程中酸雾多。目前文献报道有些酸雾减少了57%左右，但这远远达不到清洁环境的目的。4、制备工艺过程复杂，要求较高。一般都要求将硫酸滴加到水中，温度要求10～40℃，一个工艺过程要持续8小时左右。本专利技术的目的在于研制一种新型胶体电解质，用该胶体电解质灌注的铅酸蓄电池容量高，自放电小而且充电过程中无酸雾放出。本专利技术的另一个目的是研究胶体电解质的配制工艺，该工艺无需特殊设备，工艺简单而且产品质量稳定。本专利技术的一种胶体电解质，胶体中含有28.5～41%的硫酸(以胶体为100%，重量百分比，下同)、5.25～9.5%的硅溶胶(以SiO2计)、0.5～2%的磷酸、0.15～0.5%的氢氧化铵(以NH3计)。本专利技术的胶体电解质的配制工艺，分为A液和B液的配制。a)A液的配制将蓄电池用硫酸徐徐加入蒸馏水中，充分搅拌，温度不超过60℃，直至比重为1.50～1.57(γ15℃)，然后按其总体积1～2%加入磷酸;b)B液的配制用氢氧化铵将蒸馏水调整至PH＝9～12，用此碱性蒸馏水将比重为1.16～1.19(γ204)的硅溶胶(SiO2nH2O)稀释至比重为1.05～1.08;制备好的A、B液，应分别盛于两个塑料容器内，在0℃～45℃的温度范围内运输和保存。蓄电池灌胶时A液和B液等体积混合。影响胶体电解质各项性能指标的因素很多，其中原料中超标准的Na+、Fe2+等金属离子存在，均会构成胶体电解质在各种蓄电池中产生严重自放电条件。超量的Na+会轻而易举地挤进SiO2粒子固定层中，使溶胶的等电点降低，使凝胶速度加快，操作困难(尤其是夏天)，这样使胶体几乎失去触变功能，胶体自身剥离，不能防止电解液的泄漏。Na+还与SO2-4结合生成Na2SO4，造成阴极板损害，寿命缩短。Fe2+的过量存在，会造成严重自放电。因此，本专利技术精选的原料指标如下(1)硅溶胶(SiO2·nHO2)a、外观微呈乳白荧光半透明的胶体溶液。b、SiO2含量25～30%c、Na2O含量≤0.5%d、比重范围(γ204)1.16～1.19e、PH值9.0～9.5f、运动粘度(20℃)≤10×10-2m2/sg、胶粒直径＜12nm(2)蓄电池用硫酸(H2SO4)a、Fe含量＜0.012%b、CL含量＜0.001%c、Mn含量＜0.0001%d、As含量＜0.0001%e、KMnO4还原(0.1N)＜8ml/lf、N2O3含量＜0.0001%g、H2SO4含量＞92%(3)氢氧化铵(NH4OH) (C·P或AR)a、含量(NH3计)＞25%b、Fe含量＜0.00002%c、CL含量＜0.0001d、重金属(以pb计)＜0.0001%e、比重(γ25025)0.90(4)磷酸(H3PO4) (C·P)a、含量＞85%b、Fe＜0.01%c、CL＜0.0005%d、Mn＜0.0005%e、As＜0.0005%f、重金属(以pb计)＜0.001%(5)蒸馏水(H2O)a、Fe＜0.0004%b、CL＜0.0004%c、NH＜0.0008%d、有机物＜0.003%e、烧灼残渣＜0.005%f、比电阻0.5Ms-2·cm本专利技术与所有现有技术相比，其最大的区别之处在于配方中采用NH4OH调节电解质PH值，从而避免了在胶体电解质中加入金属碱NaOH、AL(OH)3等而引入金属离子而加大自放电，增加内阻，影响充、放电循环和蓄电池寿命。本专利技术采用NH4OH稀释较高浓度的硅溶胶，使之成为碱性适用的溶胶液，当与硫酸电解质混合时，产生大量的热，当温度下降时，硅溶胶即产生凝胶状态，硫酸电解质即包裹于SiO2胶粒粒环状结构中。此种硅溶胶与硫酸电解质混合即成的胶体应在一定的时间内迅速注入蓄电池内，因其随着振动的减弱，温度的下降，将很快的形成块状冻胶，这种胶体电解质具有良好的触变功能;即静止时整个体系洽似一个凝固体，但一经搅动、震动，凝固的体系很快恢复流动性。再静止，又再次凝固，如此无数次的溶凝变化。触变就是溶胶体与凝胶体之间的可逆转化过程，由于蓄电池中的本胶体电解质具有触变功能，从而克服了硅酸钠胶体电解质在蓄电池的充、放电循环过程中内阻大、蓄电容量小、自放电严重寿命短等缺点。一般蓄电池充电至剧烈反应时，电解质将释放出SO2有害气体，严重污染环境，危害人体健康。本专利技术应用NH4OH作为接触吸附剂，对蓄电池充电时电解质施放的SO2抑制于SO2放出蓄电池之前，不使其与空气中H2O结合产生有害的酸雾，并达到充分利用原料之目的。其反应式为SO2+2NH3+H2O＝(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3用本专利技术胶体电解质灌注的蓄电池，在充电反应时，用经蒸馏水浸湿的PH试纸在距蓄电池加液孔上方20cm处测试PH＝6.0，在10cm处为PH＝7.5，在5cm处PH＝8.0，可见用本专利技术胶体电解质灌注的蓄电池达到了较彻底消除酸雾的标准。本专利技术中还添加了与胶体总重量0.5～2%的磷酸。磷酸的加入可以大大提高电池的循环寿命和电容量。加入磷酸后，在100%放电深度下，可使性能达500次以上循环，在较浅放电深度下，可达2000次以上循环。另外，添加H3PO4的胶体电解质和没有添加H3PO4的胶体电解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种胶体电解质，其特征在于胶体中含有２８．５～４１％的硫酸（以胶体为１００％，重量百分比，下同），５．２５～９．５％的硅溶胶（以ＳｉＯ↓［２］计）、０．５～２％的磷酸、０．１５～０．５％的氢氧化铵（以ＮＨ↓［３］计）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李即明，
申请(专利权)人：李即明，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]