本發(fā)明屬于膠體蓄電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及膠體蓄電池電解液的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膠體鉛酸蓄電池是在傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型電池，又稱“免維護(hù)蓄電池”。 常規(guī)的膠體蓄電池電解液組成是：氣相二氧化硅占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的4～6%，硫酸占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的36～40%，其余為去離子水。

膠體鉛酸蓄電池與其他鉛酸蓄電池相比，主要不同點(diǎn)在于電解液。膠體蓄電池的電解液中加入了凝膠劑，當(dāng)氣相二氧化硅分散在硫酸溶液中時(shí)，獨(dú)立硅羥基之間容易以氫鍵相互連接，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包裹了硫酸和水，形成不流動(dòng)的凝膠，不會(huì)出現(xiàn)電解液分層的情況。且凝膠結(jié)構(gòu)中有縫隙，可以使離子自由地穿過，以保證電池的正常充放電。

膠體電池是準(zhǔn)富液式設(shè)計(jì)，保證了較好的深放電恢復(fù)特性，有效地防止了電解液干涸現(xiàn)象的發(fā)生。膠體電解液凝膠后可以提供氧氣復(fù)合的通道，而且凝膠后的膠體電解液有一定的強(qiáng)度，使氣體逸出時(shí)的阻力更大，促進(jìn)氣體通過縫隙在負(fù)極復(fù)合還原，從而減少氣體的逸出。膠體電池安全又環(huán)保的。如今人們的安全環(huán)保意識(shí)越來越高，在選擇電池時(shí)不僅考慮電池的性能，而且注重電池的安全性、環(huán)保性。膠體電解液可以防止枝晶短路；失水少，免維護(hù)，沒有熱失控現(xiàn)象；酸霧少，不漏酸，即使電池殼有微小裂紋，電池也能正常工作，運(yùn)輸安全方便。

但是，膠體鉛酸蓄電池也有自身顯著的缺點(diǎn)，如膠體鉛酸蓄電池的內(nèi)阻相對(duì)較大，容量較小。在膠體電解液中加入合適的膠體穩(wěn)定劑，添加劑和助電解質(zhì)，可以改善其內(nèi)阻過大，容量較小的缺點(diǎn)。因此，加入合適的膠體穩(wěn)定劑，添加劑和助電解質(zhì)是改善膠體電池性能的主要途徑。申請(qǐng)?zhí)枮?01410207589.2的專利提供的電解液配方使用的膠體穩(wěn)定劑為聚丙烯酰胺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種使膠體電池內(nèi)阻較小，容量更大的膠體蓄電池電解液。

本發(fā)明包括氣相二氧化硅、硫酸和去離子水，還包括聚乙烯吡咯烷酮、硫酸鋰和磷酸。

本發(fā)明采用聚乙烯吡咯烷酮為膠體穩(wěn)定劑，硫酸鋰為添加劑，磷酸為助電解質(zhì)，通過大量實(shí)驗(yàn)證明聚乙烯吡咯烷酮較聚丙烯酰胺的穩(wěn)定性效果更佳，使電解液長時(shí)間放置不分層。硫酸鋰的加入使電池的內(nèi)阻減小，磷酸的加入則延長了電池的使用壽命。在電解液中加入了助電解質(zhì)——磷酸，磷酸的加入能降低正極活性物質(zhì)PbO₂的軟化速度，減少其脫落，還能減輕電池的自放電，從而提高膠體電池的循環(huán)壽命。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述聚乙烯吡咯烷酮、硫酸鋰和磷酸分別占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.04～0.16%、0.4～1.6%和0.3～1.2%。通過以上各成分的添加量制成的電解液，可使膠體蓄電池的內(nèi)阻較小，容量更大，以提高電池的性能。且穩(wěn)定劑，添加劑和助電解質(zhì)用量少，成本低，制備工藝簡(jiǎn)單易行，具有較高的可行性。

當(dāng)聚乙烯吡咯烷酮占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%時(shí)，電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小。

當(dāng)硫酸鋰占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%時(shí)，電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小，容量較大。

當(dāng)磷酸占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.9%時(shí)，電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小，容量較大。

本發(fā)明的另一目的是提出以上膠體蓄電池電解液的制備方法。

方法如下：將氣相二氧化硅分散在去離子水中，配成氣相二氧化硅水溶膠。然后，向氣相二氧化硅水溶膠中加入經(jīng)冷凍處理的硫酸溶液，充分混合。然后再依次將聚乙烯吡咯烷酮、硫酸鋰和磷酸加入混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，形成膠體蓄電池電解液。

本發(fā)明制備電解液工藝簡(jiǎn)單，過程穩(wěn)定可控，成本低廉，使用該電解液制備出的膠體電池應(yīng)用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明膠體電解液和現(xiàn)有膠體電解液的交流阻抗圖。

圖2為本發(fā)明膠體電解液和現(xiàn)有膠體電解液的循環(huán)伏安圖。

具體實(shí)施方案

一、制備膠體電解液的示例：

實(shí)施例1：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.04%的聚乙烯吡咯烷酮，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例2：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.08%的聚乙烯吡咯烷酮，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例3：

稱取12.48ml水于50ml小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20ml比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例4：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.16%的聚乙烯吡咯烷酮，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌希瞥赡z體蓄電池電解液。

由實(shí)施例1～4得出：當(dāng)稱取的聚乙烯吡咯烷酮占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%時(shí)，由此電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小。

實(shí)施例5：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.4%的硫酸鋰，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例6：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%的硫酸鋰，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌希瞥赡z體蓄電池電解液。

實(shí)施例7：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的1.2%的硫酸鋰，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例8：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的1.6%的硫酸鋰，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌希瞥赡z體蓄電池電解液。

由實(shí)施例5～8得出：當(dāng)稱取的硫酸鋰占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%時(shí)，由此電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小，容量較大。

實(shí)施例9：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%的硫酸鋰，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.3%的磷酸，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例10：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%的硫酸鋰，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.6%的磷酸，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

實(shí)施例11：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%的硫酸鋰，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.9%的磷酸，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

圖1反映了實(shí)施例11制成的膠體蓄電池電解液（圖中曲線1）與現(xiàn)有膠體電解液（圖中曲線2）的交流阻抗圖。從圖1可以看出，由實(shí)施例11制備出的膠體電解液的阻抗更小，也就意味著電解液的電化學(xué)反應(yīng)電阻越小。

圖2反映了實(shí)施例11制成的膠體蓄電池電解液（圖中曲線1）與現(xiàn)有膠體電解液（圖中曲線2）的循環(huán)伏安圖。從圖2中可以看出，由實(shí)施例11制備出的膠體電解液的峰高和峰面積都比現(xiàn)有膠體電解液大，說明制備出的膠體電解液放電電流和容量都比現(xiàn)有膠體電解液大。

實(shí)施例12：

稱取12.48mL水于50mL小燒杯中，并稱量1.8791g氣相二氧化硅加入小燒杯中，配成氣相二氧化硅水溶膠（必要時(shí)進(jìn)行超聲）。將98%的濃硫酸用去離子水稀釋成比重為1.37的硫酸水溶液，靜置使其冷卻至室溫并進(jìn)行冷凍處理。將20mL比重為1.37的硫酸水溶液加入配成的氣相二氧化硅水溶膠中，充分混合。稱取占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.12%的聚乙烯吡咯烷酮，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.8%的硫酸鋰，占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的1.2%的磷酸，加入上述混合液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，制成膠體蓄電池電解液。

由實(shí)施例9～12得出：當(dāng)稱取的磷酸占膠體蓄電池電解液總質(zhì)量的0.9%時(shí)，由此電解液制備出的膠體蓄電池內(nèi)阻較小，容量較大。