專利名稱：漸變式蓄電池膠體與制備方法及蓄電池的加膠技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種漸變式蓄電池膠體與制備方法，及采用該膠體生產(chǎn)漸變式膠體
蓄電池的加膠技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了使鉛酸蓄電池在充電時(shí)不會(huì)有酸霧冒出來(lái)，在使用過(guò)程中不會(huì)有酸液漏出 來(lái)，人們?cè)O(shè)法將硫酸電解液做成膠體，使其"固定"在電池內(nèi)部。于是就有膠體電池誕生出 來(lái)。 上世紀(jì)六十年代做出的膠體電池容量低、內(nèi)阻大，沒(méi)有得到市場(chǎng)認(rèn)可，停了近20 年。八十年代偽科學(xué)做出的膠體電池容量更低、壽命很短。國(guó)內(nèi)普遍對(duì)膠體電池持否定態(tài) 度。直到八十年代末期，德國(guó)陽(yáng)光公司的管狀膠體電池隨儀器一同進(jìn)入我國(guó)，使用效果很 好。于是從九十年代后期國(guó)內(nèi)又開(kāi)始研究膠體電池。 目前國(guó)內(nèi)也有膠體電池上市，但其自放電速度較大，容量也達(dá)不到要求，使用壽命 較短。尤其是一些假冒產(chǎn)品，性能更是低劣。德國(guó)陽(yáng)光公司的膠體電池壽命長(zhǎng)但比能量低， 價(jià)格又是本國(guó)AGM產(chǎn)品的6倍。
1、現(xiàn)有膠體電解質(zhì)的制造方法有 (1)用水玻璃為原料將高模數(shù)(M 3.0 3.5)的水玻璃，用純水調(diào)稀至密度為 1. 05 1. 06g/cm 經(jīng)過(guò)陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理，除去Na+離子及其它有害雜質(zhì)，用硫酸調(diào) 節(jié)ra " 6，充分?jǐn)嚢韬箪o置過(guò)夜，此時(shí)膠粒的直徑大約為4 5nm，經(jīng)9(TC加熱陳化，顆?？?長(zhǎng)大7 8nm，經(jīng)過(guò)濃縮后，即成硅溶膠。有了硅溶膠以后，再去配制膠體電解質(zhì)。這種方法 工藝過(guò)程很長(zhǎng)，設(shè)備較多，質(zhì)量不容易控制。
(2)用氣相Si02為原料 將氣相Si02分散到水中，通過(guò)高速攪拌(2000 3000rpm)約20min，使其粘度達(dá) 到一定的數(shù)值，即成硅溶膠。如果攪拌速度太快(> 4000rpm)，則會(huì)使凝膠分子受到嚴(yán)重破 壞，還使小顆粒膠團(tuán)分散，顆粒變得更小，對(duì)電池性能不利。氣相Si02的粒度，要分布均勻， 粒徑10 20nm，如果膠粒太小(< 5nm)，則它們相互接觸的表面積增大，膠粒間很容易生 成硅氧鍵，這種鍵的生成是不可逆的，因而凝膠速度快，且生成的凝膠硬度大，難切稀，觸變 性很差。若將這種膠體注入電池，會(huì)使電池內(nèi)阻增大。若Si(^粒子太大，膠粒間難于生成 硅氧鍵，而靠酸堿結(jié)合以氫健的形式構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)。氫健是分子間的弱結(jié)合，容易拆開(kāi)，凝 膠網(wǎng)絡(luò)形成很慢，凝膠彈性變差。如將這種膠體注入電池，必然出現(xiàn)電池漏液，達(dá)不到固定 電解液的目的。 (3)由市售硅溶膠制備硅凝膠 通常根據(jù)市售硅溶膠生產(chǎn)廠家規(guī)定的硅溶膠與硫酸溶液的比例，將二者混合攪拌 后，在出現(xiàn)凝膠之前注入電池，使其進(jìn)入極板和隔膜之間后進(jìn)行凝膠。本方法受電池結(jié)構(gòu)的 限制，不能同時(shí)控制電解液和Si02的濃度。
2、膠體電解質(zhì)灌注技術(shù)
現(xiàn)有膠體電解液的灌注方法有如下幾種
(1)直接灌注法 將配制好的膠體電解液，攪拌切稀后，盡快的灌入電池。這種方法適合于采用平板 式隔板的電池或管狀正極的電池。用這種方法做成的膠體鉛酸電池內(nèi)阻大，大電流放電性 能不好。
(2)先酸后膠法 先將高濃度的硫酸加入電池，待極板和隔板充分浸泡后倒出剩余的酸，然后加入 硅溶膠。由于先加入的硫酸濃度高于電池工作需要的硫酸濃度，那么硅溶膠加入電池時(shí)會(huì) 使電池溫度升高。此外，酸和膠在電池內(nèi)的混合均勻性不容易控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是為了克服德國(guó)陽(yáng)光公司管狀膠體電池內(nèi)阻大的缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)其 壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)為了發(fā)揚(yáng)AGM電池內(nèi)阻小的優(yōu)點(diǎn)，克服其壽命短的缺點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)了漸 變式蓄電池膠體，同時(shí)具有內(nèi)阻小，可大電流充電和放電，并且自放電速度小，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。 本發(fā)明的第二目的是生產(chǎn)漸變式蓄電池膠體的工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備少，質(zhì)量容易控制 的漸變式蓄電池膠體制備方法； 本發(fā)明的第三目的是鉛酸電池內(nèi)阻小，大電流放電性能好，酸和膠在電池內(nèi)的混 合均勻性容易控制的蓄電池的加膠技術(shù)。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種漸變式蓄電池膠 體，其特征在于包括電阻》100萬(wàn)Q *Cm的高純水、分析純硫酸、200號(hào)氣相Si(^、復(fù)合添 加劑；其重量比分別為 1) 1號(hào)膠體包括53% 62%的高純水、36% 45%的分析純硫酸、1. 5% 2%的 200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直龋?2) 2號(hào)膠體包括52 % 60 %的高純水、35 % 44 %的分析純硫酸、22. 5 % 4 %的 200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%的復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取?所述的復(fù)合添加劑包含35% 40%的酒石酸、35% 40%的季戊四醇、4% 6% 的硅油、15% 25%的三氧化二鉍，它們?yōu)橹亓堪俜直?，?fù)合添加劑是這些材料的混合體。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種漸變式蓄電池膠 體的制備方法，其特征在于將53% 62%的高純水、36% 45%的分析純硫酸、1. 5% 2%的200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn) 速在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌l-2小時(shí)，制得使l號(hào)膠體；將52% 60%的高純水、 35% 44%的分析純硫酸、22. 5% 4%的200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%的復(fù)合添加劑， 在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn)速在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制 得使2號(hào)膠體。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種漸變式蓄電池膠 體的蓄電池的加膠技術(shù)，其特征在于包含以下工藝步驟
1)電池裝配； 2)采用真空加酸機(jī)，注入比重為1. 28 1. 35g/cm3的稀硫酸溶液，若用AGM隔板，則加入的酸量為總酸量(9-15ml/Ah)的70% -85% ，若用平板式塑料隔板，則加滿稀硫酸溶 液，等極群吸飽之后倒出多余的酸；
3)電池化成或補(bǔ)充；
4)0. 2C放電4小時(shí)； 5)在向電池灌注1號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 6)在放電末期加入1號(hào)膠體電解質(zhì)至極群組的匯流排上沿； 7)充足電； 8)在向電池灌注2號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 9)在充電末期加入2號(hào)膠體電解質(zhì)，將極群匯流排完全蓋上； 10)0. 05C 0. 1C電流補(bǔ)充電1 3小時(shí)； 11)封裝。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)如下 1.采用本發(fā)明技術(shù)制成的儲(chǔ)能用固定型6GFMJ-200膠體鉛酸蓄電池的性能如下
電池容量20A放電容量235Ah 容量保持率室溫(25-3(TC )儲(chǔ)存120天，容量損失1. 6% (標(biāo)準(zhǔn)要求儲(chǔ)存90天， 容量損失《20% )。 密封反應(yīng)效率在環(huán)境溫度(15-35) t:時(shí)，密封反應(yīng)效率98. 9%
循環(huán)壽命100% D0D放電循環(huán)498次(標(biāo)準(zhǔn)要求<^ 300次)
2.采用本發(fā)明技術(shù)制成的動(dòng)力型6DZM10膠體鉛酸蓄電池的性能如下
放電容量5A放電時(shí)間均在140-155min之間；循環(huán)壽命100 % DOD循環(huán)做到440周期。80 % DOD循環(huán)做到848周期容量> 80 % 。 荷電保持蓄電池放置30天，其2hr實(shí)際容量0. 98C2 3.本發(fā)明技術(shù)改變了國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)鉛酸電池電解液的物理形態(tài) 漸變式膠體分子密度是自下而上逐漸加大。
4.使用范圍是目前鉛酸蓄電池類最適合戶外場(chǎng)地使用的電池。
四、達(dá)到本發(fā)明目的的技術(shù)方案 膠體鉛蓄電池使用的膠體電解質(zhì)，是Si02分散在硫酸水溶中的膠體體系。其中的 膠體電解質(zhì)就是Si02及其水合物的聚集體，分散介質(zhì)就是硫酸水溶液。它在注入電池前呈 流動(dòng)性很好的液態(tài)，注入電池經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間之后，逐步形成凝膠。本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)一是 膠體電解質(zhì)的隨機(jī)配制，二是膠體電解質(zhì)向電池內(nèi)的灌注。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述
實(shí)施例一 其是一種漸變式蓄電池膠體，本發(fā)明的特點(diǎn)是包括電阻^ 100萬(wàn)Q 'cm高純水、 分析純硫酸、200號(hào)氣相Si(^、復(fù)合添加劑；其重量比分別為 1) 1號(hào)膠體包括53%的高純水、45%的分析純硫酸、1. 5%的200號(hào)氣相Si02及 0. 5%復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直龋?2)2號(hào)膠體包括52%的高純水、44%的分析純硫酸、3. 5%的200號(hào)氣相Si02及
該復(fù)合添加劑包含35%的酒石酸、35%的季戊四醇、5%的硅油、25%的三氧化二 鉍，它們?yōu)橹亓堪俜直?，?fù)合添加劑是這些材料的混合體。 該漸變式蓄電池膠體的制備方法，本發(fā)明的特點(diǎn)是將53%的高純水、45%的分
析純硫酸、1. 5%的200號(hào)氣相Si02及0. 5%復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合物放
在在轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1小時(shí)，制得使1號(hào)膠體；將52%的高純水、44%的
分析純硫酸、3. 5%的200號(hào)氣相Si02及0. 5%的復(fù)合添加劑，在常溫下混合好后，再將混合
物放在在轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使2號(hào)膠體。 該漸變式蓄電池膠體的蓄電池的加膠技術(shù)，本發(fā)明的特點(diǎn)是，在于包含以下工藝
步驟 1)電池裝配； 2)采用真空加酸機(jī)，注入比重為1. 28g/cm3的稀硫酸溶液，用AGM隔板，則加入的 酸量為總酸量(15ml/Ah)的70% ;
3)電池化成或補(bǔ)充；
4)0. 2C放電4小時(shí)； 5)在向電池灌注1號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 6)在放電末期加入1號(hào)膠體電解質(zhì)至極群組的匯流排上沿； 7)充足電； 8)在向電池灌注2號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 9)在充電末期加入2號(hào)膠體電解質(zhì)，將極群匯流排完全蓋上； 10)0. 05C電流補(bǔ)充電1小時(shí)； ll)封裝； 12)出廠檢驗(yàn)合格后出廠。 實(shí)施例二 其是一種漸變式蓄電池膠體，本發(fā)明的特點(diǎn)是包括純水電阻^ 100萬(wàn)Q cm高 純水、分析純硫酸、200號(hào)氣相Si(^、復(fù)合添加劑；其重量比分別為 1) 1號(hào)膠體包括57. 7%的高純水、40%的分析純硫酸、2%的200號(hào)氣相Si02及 0. 3%復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直龋?2)2號(hào)膠體包括56%的高純水、39. 7%的分析純硫酸、4%的200號(hào)氣相Si02及 0. 3%的復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取?該復(fù)合添加劑包含37%的酒石酸、37%的季戊四醇、5%的硅油、21 %的三氧化二 鉍，它們?yōu)橹亓堪俜直?，?fù)合添加劑是這些材料的混合體。 該漸變式蓄電池膠體的制備方法，本發(fā)明的特點(diǎn)是將57.7%的高純水、40%的
分析純硫酸、2%的200號(hào)氣相Si02及0. 3%復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合物放
在在轉(zhuǎn)速在2500轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1. 5小時(shí)，制得使1號(hào)膠體；將56%的高純水、39. 7%
的分析純硫酸、4%的200號(hào)氣相Si02及0. 3%的復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合
物放在在轉(zhuǎn)速在2500轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1. 5小時(shí)，制得使2號(hào)膠體。 該漸變式蓄電池膠體的蓄電池的加膠技術(shù)，本發(fā)明的特點(diǎn)是，包含以下工藝步
驟
1)電池裝配； 2)采用真空加酸機(jī)，注入比重為1. 32g/cm3的稀硫酸溶液，用平板式塑料隔板，則 加滿稀硫酸溶液，等極群吸飽之后倒出多余的酸；
3)電池化成或補(bǔ)充；
4)0. 2C放電4小時(shí)； 5)在向電池灌注1號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 6)在放電末期加入1號(hào)膠體電解質(zhì)至極群組的匯流排上沿； 7)充足電； 8)在向電池灌注2號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 9)在充電末期加入2號(hào)膠體電解質(zhì)，將極群匯流排完全蓋上； 10)0. 075C電流補(bǔ)充電2小時(shí)； 11)封裝。 實(shí)施例三 其是一種漸變式蓄電池膠體，本發(fā)明的特點(diǎn)是包括純水電阻^ 100萬(wàn)Q cm
高純水、分析純硫酸、200號(hào)氣相Si(^、復(fù)合添加劑；其重量比分別為
1)1號(hào)膠體包括62%的高純水、36%的分析純硫酸、1.6%的200號(hào)氣相Si02及 0. 4%復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直龋?2)2號(hào)膠體包括60%的高純水、35.6%的分析純硫酸、4%的200號(hào)氣相Si02及 0. 4%的復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取?該復(fù)合添加劑包含40 %的酒石酸40 %的季戊四醇、4%的硅油、16 %的三氧化二 鉍，它們?yōu)橹亓堪俜直?，?fù)合添加劑是這些材料的混合體。 該漸變式蓄電池膠體的制備方法，本發(fā)明的特點(diǎn)是將62%的高純水、36%的分 析純硫酸、1. 6%的200號(hào)氣相Si02及0. 4%復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合物放 在在轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使1號(hào)膠體；將60%的高純水、35. 6% 的分析純硫酸、4%的200號(hào)氣相Si02及0. 4%的復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合 物放在在轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使2號(hào)膠體。
該漸變式蓄電池膠體的蓄電池的加膠技術(shù)，本發(fā)明的特是包含以下工藝步驟
1)電池裝配； 2)采用真空加酸機(jī)，注入比重為1. 35g/cm3的稀硫酸溶液，用AGM隔板，則加入稀 硫酸溶液的酸量(15ml/Ah或12ml/Ah)的77%或85%，若用平板式
塑料隔板，則加滿稀硫酸溶液，等極群吸飽之后倒出多余的酸；
3)電池化成或補(bǔ)充；
4)0. 2C放電4小時(shí)； 5)在向電池灌注1號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 6)在放電末期加入1號(hào)膠體電解質(zhì)至極群組的匯流排上沿； 7)充足電; 8)在向電池灌注2號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋； 9)在充電末期加入2號(hào)膠體電解質(zhì)，將極群匯流排完全蓋上； 10)0. 1C電流補(bǔ)充電3小時(shí)；
11)封裝。
權(quán)利要求
一種漸變式蓄電池膠體，其特征在于包括純水電阻≥100萬(wàn)Ω·cm高純水、分析純硫酸、200號(hào)氣相SiO2、復(fù)合添加劑；其重量比分別為1)1號(hào)膠體包括53％～62％的高純水、36％～45％的分析純硫酸、1.5％～2％的200號(hào)氣相SiO2及0.3～0.5％復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直龋?)2號(hào)膠體包括52％～60％的高純水、35％～44％的分析純硫酸、2.5％～4％的200號(hào)氣相SiO2及0.3～0.5％的復(fù)合添加劑，它們?yōu)橹亓堪俜直取?br> 2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸變式蓄電池膠體，其特征在于所述的復(fù)合添加劑包含 35% 40%的酒石酸35% 40%的季戊四醇、4% 6%的硅油、15% 25%的三氧化二 鉍，它們?yōu)橹亓堪俜直?，?fù)合添加劑是這些材料的混合體。
3. 如權(quán)利要求1所述的漸變式蓄電池膠體的制備方法，其特征在于將53% 62%的 高純水、36% 45%的分析純硫酸、1. 5% 2%的200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%復(fù)合添 加劑在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn)速在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小 時(shí)，制得使1號(hào)膠體；將52% 60%的高純水、35% 44%的分析純硫酸、22. 5% 4%的 200號(hào)氣相Si02及0. 3 0. 5%的復(fù)合添加劑，在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn)速 在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使2號(hào)膠體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸變式蓄電池膠體的蓄電池的加膠技術(shù)，其特征在于包含以 下工藝步驟1) 電池裝配；2) 采用真空加酸機(jī)，注入比重為1. 28 1. 35g/cm3的稀硫酸溶液，若用AGM隔板，則 加入稀硫酸溶液的酸量(9-15ml/Ah)的70% -85% ，若用平板式塑料隔板，則加滿稀硫酸溶 液，等極群吸飽之后倒出多余的酸；3) 電池化成或補(bǔ)充；4) 0. 2C放電4小時(shí)；5) 在向電池灌注1號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋；6) 在放電末期加入1號(hào)膠體電解質(zhì)至極群組的匯流排上沿；7) 充足電;8) 在向電池灌注2號(hào)膠體前，重新攪拌稀釋；9) 在充電末期加入2號(hào)膠體電解質(zhì)，將極群匯流排完全蓋上；10) 0. 05C 0. 1C電流補(bǔ)充電1 3小時(shí);11) 封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漸變式蓄電池膠體及制備方法，特點(diǎn)是將53％～62％的高純水、36％～45％的分析純硫酸、1.5％～2％的200號(hào)氣相SiO2及0.3～0.5％復(fù)合添加劑在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn)速在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使1號(hào)膠體；將52％～60％的高純水、35％～44％的分析純硫酸、22.5％～4％的200號(hào)氣相SiO2及0.3～0.5％的復(fù)合添加劑，在常溫下混合好后，再將混合物放在在轉(zhuǎn)速在2000-3000轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌1-2小時(shí)，制得使2號(hào)膠體。其漸變式蓄電池膠體的蓄電池的加膠技術(shù)包含的工藝步驟為電池裝配、采用真空加酸機(jī)、電池化成或補(bǔ)充等步驟。具有內(nèi)阻小，可大電流充電和放電，并且自放電速度小，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M10/10GK101702451SQ20091018640
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者蔡正英 申請(qǐng)人:蔡正英