專利名稱：采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池用的硅酸鹽電介質(zhì)，特別是涉及采用磁化工藝制備蓄電池用的低鈉硅鹽電介質(zhì)及其用途。
通常鉛酸蓄電池所用的電介質(zhì)采用蒸餾水稀釋濃硫酸作為電解質(zhì)，在制造鉛酸蓄電池時由于存在對酸性電解質(zhì)難處理的原因，造成在制造、使用過程中和廢棄后給環(huán)境帶來大面積的污染。又由于傳統(tǒng)開口式鉛酸蓄電池在使用中有酸霧的逸出，造成接口腐蝕給使用和運(yùn)輸都帶來極大的不安全。
現(xiàn)有一種稱之為膠體蓄電池的電解質(zhì)改型產(chǎn)品，例如專利號為ZL90102355所公開的高電容量膠體電解質(zhì)，其包括硅溶膠和硫酸，硅溶膠的主要化學(xué)成分為SiO2·xH2O，其中硫酸和SiO2的比(克/克)為4.5/10.5；雖然該膠體電解質(zhì)具有高電容量，比硫酸電解質(zhì)有優(yōu)點，但是，這類膠體電解質(zhì)仍然使用大量的硫酸，其缺點也是硫酸造成對環(huán)保的破壞；缺點之二是該電解質(zhì)還是膠體電解質(zhì)是呈膠狀的，用它灌裝一蓄電池與用硫酸電解質(zhì)灌裝一相同蓄電池來說，灌裝膠體電解質(zhì)蓄電池只是灌裝硫酸電解質(zhì)蓄電池的容量70％，甚至更低。因此，比能量較之鉛酸蓄電池為小，內(nèi)阻較大，在使用中容易失水硬化，導(dǎo)致產(chǎn)品性能和壽命均不理想。
本發(fā)明之前本申請人提出一種不含鈉的復(fù)合硅酸鹽電介質(zhì)(申請?zhí)枮镻CT/CN99/00116)文獻(xiàn)中，所述的不含鈉的復(fù)合硅酸鹽電介質(zhì)是由一種有機(jī)硅烷與硫酸按比例配制，該電解質(zhì)雖然克服了已有以硫酸為主的電介質(zhì)的缺點。但經(jīng)過本申請人長期實踐，由于該上述申請的電介質(zhì)是硅酸鈉作凝膠劑，凝膠劑的加入給灌裝蓄電池帶來困難，有時需采用多次灌裝，造成制作工藝較為復(fù)雜；該復(fù)合硅酸鹽電介質(zhì)很難做到不含有鈉，一旦硅酸鹽電介質(zhì)中鈉含量超過0.1％以上，該電介質(zhì)粘度增大呈糊狀，在使用過程中電介質(zhì)易失水后造成板結(jié)，龜裂，大大地影響電介質(zhì)的性能，直接造成蓄電池的自放電能力差，內(nèi)阻大，使用壽命短。
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)蓄電池中用硫酸作電介質(zhì)對環(huán)境造成極大污染，和生產(chǎn)過程中對工作人員帶來的危害。以及克服本申請人提出的不含鈉的復(fù)合硅酸鹽電介質(zhì)的粘度高給灌裝蓄電池帶來困難，造成制作工藝較為復(fù)雜；并且，在使用過程中造成電介質(zhì)板結(jié)、龜裂的致命缺點，第三克服已有的膠體電解質(zhì)流動性差、內(nèi)阻大的缺點，從而提供一種用磁化工藝制備的具有鉛酸蓄電池的比能量達(dá)到53w/kg，使用壽長，耐高寒高溫能力的蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，包括由下述工藝步驟1.取含40～60wt％SiO2的的硅溶膠5～15重量份；2.邊攪拌邊加入水到步驟1的硅溶膠中，加入15～25重量份水，用波美比重計插入該混合物中測量波美濃度，當(dāng)波美濃度為0.65～0.85％°Be’時不再加入水為止；所述的水是去離子水或蒸餾水；3.用無機(jī)酸調(diào)節(jié)混合物的PH值，取上述步驟2所得的產(chǎn)物中加入無機(jī)酸混合，邊加入無機(jī)酸邊測量該混合物的PH值，直到PH值為1～4時停止加入無機(jī)酸；所述的無機(jī)酸包括鹽酸、草酸、硫酸、硝酸；PH值為4-5為優(yōu)選；4.把上述步驟3的混合物放到一個具有1000～6000高斯的磁場進(jìn)行磁化，將該步驟3的硅鹽混合物在的磁場中磁化5～10分鐘；5.將上述步驟4磁化后的混合物進(jìn)行攪拌，其攪拌包括人工攪拌或機(jī)械攪拌，其機(jī)械攪拌速度為700～1400轉(zhuǎn)/分，攪拌5～10分鐘，使步驟4所得的混合物其粘度降低，邊攪拌邊用旋轉(zhuǎn)粘度計測量粘度，當(dāng)粘度小于0.02泊(mPas)時停止攪拌，制得蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)。
本發(fā)明提供的蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)的用途，包括可以做普通蓄電池或特殊的蓄電池，例如做深海蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，還可以用于普通蓄電池或其他蓄電池的化成液。
本發(fā)明提供的蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)具有如下的優(yōu)點1.本發(fā)明制備的蓄電池用低鈉硅鹽電介質(zhì)除了電介質(zhì)的配比改變外，特別是由于采用磁化工藝，使得低鈉硅鹽電介質(zhì)的粘度小于0.02泊(mPas)，成為一種液態(tài)電解質(zhì)，流動性好，克服了已有硅酸鹽電介質(zhì)的粘度高，給灌裝蓄電池帶來困難，有時需采用多次灌裝，造成制作工藝較為復(fù)雜；以致在使用過程中造成電介質(zhì)板結(jié)的致命缺點。
2.本發(fā)明制備的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)制作的蓄電池大大地提高了蓄電池的比能量，把原鉛酸電池的比能量為30～40W/kg提高達(dá)到53W/kg以上。
3.本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)內(nèi)阻極低，使用該液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)制作的蓄電池大大地提高蓄電池的使用壽命，由標(biāo)準(zhǔn)的動力電池350次，增加到400次以上仍至千次以上。
4.本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)制作的蓄電池有耐高寒高溫的能力，可在-50℃～+60℃的溫度下正常使用。
5.由于本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)提高起動能力，從一般的3～7C放電能力提高到25C～30C以上放電能力。
6.在制備和使用本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)過程中均未有酸霧逸出，徹底避免硫酸對環(huán)境的污染，工人也免受其害，另外也解決硫酸對蓄電池加液口的腐蝕，而造成蓄電池外箱漏酸的問題，利國利民社會效益顯著。
7.使用本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)自放電極小，利于長期保存，從一般的存放期8個月提高到18個月都能正常使用。
8.電池標(biāo)準(zhǔn)為100。
9.本發(fā)明的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)的用于做普通蓄電池和其它蓄電池的電介質(zhì)或做普通蓄電池和其它蓄電池的化成液，特別是用于深海作業(yè)中使用的蓄電池的電介質(zhì)或化成液。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明

圖1是本發(fā)明的電介質(zhì)的放電過程電壓變化趨勢圖。
圖2是本發(fā)明電介質(zhì)的放電過程電流變化趨勢圖。
實施例1制做用于12V100安時的鉛蓄電池用液態(tài)低鈉硅酸鹽電介質(zhì)。
1.用市售的試劑純(商品型號S-40型)含有40wt％SiO2的硅溶膠5重量份，實際取該硅溶膠1.5公斤；2.取蒸餾水或去離子水滴加入到上述硅溶膠中，加入邊攪拌，同時用婆美比重計來測量該溶液的濃度，直到婆美比重計上顯示數(shù)值為0.65°Be’(泊)為止，不再加入水，共加入4升蒸餾水或去離子水；3.將上述步驟2得到的混合物中加入市售的98.3％H2SO4，比重為1.834(18/4°)，邊加入H2SO4共2升，邊用酸度計來測量其PH值，當(dāng)PH值為1.32停止加入水；4.把上述步驟3得到的產(chǎn)物，放在用釹鐵硼磁鐵材料制做的直徑為800mm的圓形桶內(nèi)，其具有磁場強(qiáng)度為3000-4000高斯之間，該混合物在磁場內(nèi)進(jìn)行8分鐘磁化；5.將上述步驟4磁化后的混合物采用機(jī)械攪拌，其攪拌速度為700~1400轉(zhuǎn)/分，攪拌10分鐘，使步驟4所得的混合物其粘度降低，用旋轉(zhuǎn)粘度計測量得到小于0.02泊(mPas)為止，制的一種用于12V100安時的鉛蓄電池用液態(tài)低鈉硅酸鹽電介質(zhì)。
本實施例所制備的電解質(zhì)制作的蓄電池其電池標(biāo)準(zhǔn)為100；鉛蓄電池比能量大大地提高了，達(dá)到53W/kg以上；使用壽命提高到400次以上；該蓄電池有耐高寒高溫的能力，可在-50℃～+60℃的溫度下正常使用；起動能力提高，從一般的3-7C放電能力提高到30C以上放電能力；該蓄電池自放電極小，長期保存期到18個月都能正常使用。
實施例2制做用于12V12安時的鉛蓄電池用液態(tài)低鈉硅酸鹽電介質(zhì)。
1.用市售的試劑純(商品型號S-40型)含有60wt％SiO2的硅溶膠5重量份，實際取該硅溶膠5公斤；2.取蒸餾水12.5升滴加入到上述硅溶膠中，邊加入邊攪拌，同時用波美比重計來測量該溶液的波美濃度，直到波美比重計上顯示數(shù)值為0.65°Be’(泊)為止，不再加入水；3.將上述步驟2得到的混合物中加入市售的98.3％H2SO4，比重用水調(diào)為1.57，邊加入H2SO42升邊用酸度計來測量其PH值為1.31，停止加入水；4.把上述步驟3得到的產(chǎn)物，放在用釹鐵硼磁鐵制做的直徑為800mm的圓形桶內(nèi)或放在一直流磁場中，該磁場強(qiáng)度為40005000高斯，該混合物在磁場內(nèi)進(jìn)行6分鐘磁化；5.將上述步驟4磁化后的組合物采用機(jī)械攪拌，其攪拌速度為700~1400轉(zhuǎn)/分，攪拌6分鐘，使步驟4所得的組合物其粘度降低，用旋轉(zhuǎn)粘度計測量得到小于0.02泊(mPas)為止，制的一種用于12V12安時的鉛蓄電池用液態(tài)低鈉硅酸鹽電介質(zhì)。
用本實施例制備的電解質(zhì)做的蓄電池其標(biāo)準(zhǔn)為100；鉛蓄電池比能量達(dá)到53W/kg以上；使用壽命提高到1000次以上；該蓄電池可在-50℃～+60℃的溫度下正常使用；起動能力提高，從一般的3-7C放電能力提高到30C以上放電能力；該蓄電池自放電極小，長期保存期到18個月都能正常使用。
權(quán)利要求
1.一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，包括以下工藝步驟(1)取含40～60wt％SiO2的硅溶膠5～15重量份；(2)邊攪拌邊加入水到步驟1的硅溶膠中，加入15～25重量份水，用波美比重計插入該混合物中測量波美濃度，當(dāng)波美濃度為0.65～0.85％°Be’時不再加入水；(3)用無機(jī)酸調(diào)節(jié)混合物的PH值，取上述步驟2所得的混合物中加入無機(jī)酸混合，邊加入無機(jī)酸邊測量該混合物的PH值，直到PH值為1～4停止加入無機(jī)酸；(4)把上述步驟3的硅鹽混合物放到一個具有1000～6000高斯的磁場，將該步驟3的硅鹽組合物在的磁場中磁化5～10分鐘；(5)將上述步驟4磁化后的混合物進(jìn)行攪拌，用旋轉(zhuǎn)粘度計測量粘度小于0.02泊(mPas)時停止攪拌，制得蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)。
2.按權(quán)利要求1所述的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，其特征在于所述的水是去離子水或蒸餾水。
3.按權(quán)利要求1所述的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，其特征在于所述的無機(jī)酸包括鹽酸、草酸、硫酸、硝酸。
4.按權(quán)利要求1所述的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，其特征在于所述的攪拌包括機(jī)械攪拌，其攪拌速度為700～1400轉(zhuǎn)/分，攪拌5-10分鐘。
5.按權(quán)利要求1所述的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，其特征在于所述的磁場用磁性材料制作的圓桶或直流磁場。
6.一種權(quán)利要求1所述的采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)的應(yīng)用，其特征在于用于普通或特殊的蓄電池的電介質(zhì)或化成液。
7.按權(quán)利要求6所述的一種采用磁化工藝制備蓄電池用液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)，其特征在于所述的特殊的蓄電池是深海蓄電池用的液態(tài)低鈉硅鹽電介質(zhì)或化成液。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用磁化工藝制備蓄電池用的低鈉硅鹽電介質(zhì)及其用途。包括以下步驟制得取含40～60wt％SiO
文檔編號H01M10/10GK1391304SQ0112934
公開日2003年1月15日 申請日期2001年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日
發(fā)明者馮月生, 韓電, 馮藝峰 申請人:馮月生