專利名稱：一種蓄電池膠體電解質的制作方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池中使用的電解質，具體涉及一種膠體電解質。
背景技術：
膠體蓄電池電解質呈膠體狀態，是一種性能更為優異的富液式密封蓄電池。但膠體狀的電解質使蓄電池內阻明顯增大，硫酸在膠體電解質內的遷移速率下降，這使膠體蓄電池的大電流充放電性能明顯降低，電池容量減小。
發明內容
本發明針對現有膠體蓄電池電解質電阻較大、大電流充放電性能較低以及電池容量較小的問題，提供一種蓄電池膠體電解質。本發明的技術方案如下
一種蓄電池膠體電解質，膠體電解質本體中含硅以及復合添加劑，其特征在于在膠體電解質本體中加入了羧甲基殼聚糖，所述羧甲基殼聚糖的用量為膠體電解質總重量的 ο. Γο. οι%。進一步的，所述羧甲基殼聚糖分子量為2. 9萬、.2萬。膠體電解質本體為現有的商用的納米氣相二氧化硅膠體電解質或硅溶膠膠體電解質。目前性能較好的商用的納米氣相二氧化硅膠體電解質的組成是
納米氣相二氧化硅3 7重量％ ；
復合添加劑包括占膠體電解質本體1 3重量％的季戊四醇，0 0. 5重量％的硫酸鈷，3 5重量％硫酸鈉、4. 5 6. 5重量％的磷酸及0. 05 1重量％的蒙脫土 ； 余量是濃度為35 45重量％的硫酸溶液。目前性能較好的商用的硅溶膠膠體電解質的組成是 硅溶膠4、重量％ ；
復合添加劑包括占膠體電解質本體1 3重量％的聚乙二醇200，O 0. 5重量％的硫酸鈷，3 5重量％硫酸鈉、4. 5 6. 5重量％的磷酸及0. 05 1重量％的蒙脫土 ； 余量是濃度為35 45重量％的硫酸溶液。本發明的膠體電解質，在現有成熟的商用的納米氣相二氧化硅膠體電解質或硅溶膠膠體電解質中加入了分子量在2. 9、. 2萬范圍內的羧甲基殼聚糖，這是一種水溶性殼聚糖，可以溶解在硫酸電解質中。羧甲基殼聚糖是一種聚電解質，在酸性介質中分子上的氨基可轉化為正離子。當電池放電時，羧甲基殼聚糖正離子在電場的作用下向負極表面遷移，并定向排列在負極表層。在羧甲基殼聚糖遷移過程中，由于羧甲基殼聚糖聚電解質與硫酸氫根的配位作用，有效的帶動了硫酸氫根負離子向負的極移動，提高了硫酸氫根離子向負極的遷移速度，有效降低了膠體電解質的內阻，改善了膠體蓄電池的大電流充放電性能；也增大了負極界面層處硫酸氫根負離子的濃度，提高了負極活性物質的利用率，從而提高電池容量。羧甲基殼聚糖的加入改善了電極界面層處膠體電解質內硫酸濃度的響應速度，有效
3提高了活性物質的利用效率，抑制了活性物質的硫酸鹽化。本發明電解質可用于組裝不同用途的蓄電池(起動用蓄電池、固定型蓄電池、牽引用蓄電池)，本發明膠體電解質配制工藝簡單，極大的改善了膠體蓄電池的大電流充放電性能和容量。
具體實施例方式下面給出實施例以對本發明進行具體的描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術人員根據本發明內容對本發明做出的一些非本質的改進和調整仍屬于本發明的保護范圍。實施例1
在4. 995kg現有成熟納米氣相二氧化硅膠體電解質中加入分子量為0. 2萬的青島盛洋化工有限公司生產的羧甲基殼聚糖5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質1#樣。本實施例中，納米氣相二氧化硅膠體電解質配方組成為納米氣相二氧化硅7重量％，復合添加劑包括占膠體電解質1重量％的季戊四醇，0. 5重量％的硫酸鈷，3重量％硫酸鈉、4. 5重量％的磷酸及0. 05重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為35重量％的硫酸溶液。實施例2
在4. 9995kg現有成熟納米氣相二氧化硅膠體電解質中加入分子量為2. 9萬的濰坊海之源生物制品有限公司生產的羧甲基殼聚糖0. 5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質姊樣。本實施例中，納米氣相二氧化硅膠體電解質配方組成為納米氣相二氧化硅3 重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質3重量％的季戊四醇，5重量％硫酸鈉、6. 5重量％的磷酸及1重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為45重量％的硫酸溶液。實施例3
在4. 9975kg現有成熟納米氣相二氧化硅膠體電解質中加入分子量為1. 0萬的桓臺縣金湖甲殼制品有限公司生產的羧甲基殼聚糖2. 5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質3#樣。本實施例中，納米氣相二氧化硅膠體電解質配方組成為納米氣相二氧化硅5. 5 重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質2. 1重量％的季戊四醇，0. 18重量％的硫酸鈷，3. 9 重量％硫酸鈉、5. 3重量％的磷酸及0. 6重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為41重量％的硫酸溶液。實施例4
在4. 9985kg現有成熟納米氣相二氧化硅膠體電解質中加入分子量為1. 9萬的青島云宙生化有限公司生產的羧甲基殼聚糖1.5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質4#樣。本實施例中，納米氣相二氧化硅膠體電解質配方組成為納米氣相二氧化硅5. 8 重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質2. 6重量％的季戊四醇，0. 35重量％的硫酸鈷，4. 3 重量％硫酸鈉、5. 6重量％的磷酸及0. 2重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為39重量％的硫酸溶液。實施例5在4. 995kg現有成熟硅溶膠膠體電解質中加入分子量為0.2萬的桓臺縣金湖甲殼制品有限公司生產的羧甲基殼聚糖5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質5#樣。本實施例中，硅溶膠膠體電解質配方組成為硅溶膠4重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質1重量％的聚乙二醇200，，3重量％硫酸鈉、4. 5重量％的磷酸及1重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為35重量％的硫酸溶液。實施例6
在4. 9995kg現有成熟硅溶膠膠體電解質中加入分子量為2. 9萬的青島云宙生化有限公司生產的羧甲基殼聚糖0. 5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質6#樣。本實施例中，硅溶膠膠體電解質配方組成為硅溶膠9重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質3重量％的聚乙二醇200，0. 5重量％的硫酸鈷，5重量％硫酸鈉、6. 5重量％的磷酸及0. 05重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為45重量％的硫酸溶液。實施例7
在4. 998kg現有成熟硅溶膠膠體電解質中加入分子量為1. 5萬的濰坊海之源生物制品有限公司生產的羧甲基殼聚糖2. 0g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質7#樣。本實施例中，硅溶膠膠體電解質配方組成為硅溶膠6. 3重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質1. 4重量％的聚乙二醇200，0. 2重量％的硫酸鈷，3. 9重量％硫酸鈉、5. 3重量％的磷酸及0. 09重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為39重量％的硫酸溶液。實施例8
在4. 9975kg現有成熟硅溶膠膠體電解質中加入分子量為0. 6萬的青島盛洋化工有限公司生產的羧甲基殼聚糖2. 5g，在不斷攪拌下溶解均勻，記作膠體電解質8#樣。本實施例中，硅溶膠膠體電解質配方組成為硅溶膠8. 1重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質2. 4重量％的聚乙二醇200，0. 4重量％的硫酸鈷，4. 3重量％硫酸鈉、6. 1重量％的磷酸及0. 71重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為41重量％的硫酸溶液。應用上述1#’ 2#’ 3#’ 4#’ 4#’ 6#’ 7#’ 8#膠體電解質裝配成6V4. 5A的膠體蓄電池， 極板為Fl. 3A，3+4-,分別記作1#，2#，3#，4#’ 4#’ 6#’ 7#，8#膠體蓄電池。其中對照樣1#為應用成熟氣相納米二氧化硅膠體電解質裝配的膠體蓄電池，對照樣2#為應用成熟硅溶膠膠體電解質裝配的膠體蓄電池。每一種類的膠體蓄電池均裝配多個用于測試。各膠體蓄電池性能測試結果見表1，測試條件為 ①初期容量測試
將1#，2#，3#，4#’ 4#’ 6#’ 7#，8#’對照樣1#，對照樣2#膠體蓄電池測試IOhr容量 以0. IC放電至終止電壓為5. 25V。②大電流放電性能測試
將①中測試IOhr容量的電池充滿電，以5C放電至終止電壓4. 8V，記錄放電時間。③荷電保持率測試
將1#，2#’ 3#’ 4#’ 4#’ 6#’ 7#’ 8#’對照樣1#，對照樣2#膠體蓄電池測試IOhr容量，然后將電池充滿電，將電池擱置在25° C環境溫度下，貯存28天后，再測試IOhr容量，從而確定電池的荷電保持率。測試結果表明，應用本發明膠體電解質裝配的蓄電池的大電流充放電性能和容量得到了改善。
表1初期容量測試(IOhr)
權利要求
1.一種蓄電池膠體電解質，膠體電解質本體中含硅以及復合添加劑，其特征在于在膠體電解質本體中加入了羧甲基殼聚糖，所述羧甲基殼聚糖的用量為膠體電解質總重量的 ο. Γο. οι%。
2.根據權利要求1所述的蓄電池膠體電解質，其特征在于所述羧甲基殼聚糖分子量為 2. 9萬 0. 2萬。
3.根據權利要求1或2所述的蓄電池膠體電解質，其特征在于膠體電解質本體的組成是納米氣相二氧化硅3 7重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質本體1 3重量％的季戊四醇，O 0. 5重量％的硫酸鈷，3 5重量％硫酸鈉、4. 5 6. 5重量％的磷酸及0. 05 1重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為35 45重量％的硫酸溶液。
4.根據權利要求1或2所述的蓄電池膠體電解質，其特征在于膠體電解質本體的組成是硅溶膠4、重量％ ；復合添加劑包括占膠體電解質本體1 3重量％的聚乙二醇200，O 0. 5重量％的硫酸鈷，3 5重量％硫酸鈉、4. 5 6. 5重量％的磷酸及0. 05 1重量％的蒙脫土 ；余量是濃度為35 45重量％的硫酸溶液。
全文摘要
本發明涉及一種蓄電池膠體電解質，該膠體電解質是在現有商用的納米氣相二氧化硅膠體電解質或硅溶膠膠體電解質的配方的基礎上加入占總重量0.1~0.01%的羧甲基殼聚糖實現。羧甲基殼聚糖的加入改善了電極界面層處膠體電解質內硫酸濃度的響應速度，有效提高了活性物質的利用效率，抑制了活性物質的硫酸鹽化。本發明的膠體電解質可廣泛應用于各類膠體蓄電池。
文檔編號H01M10/10GK102394319SQ20111034339
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者向力, 徐志寧, 石光, 陳紅雨 申請人:華南師范大學, 廣西天鵝蓄電池有限責任公司