一種高活性納米硅分散膠體及其在鉛酸蓄電池上的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高活性納米硅分散膠體的制備方法：按照重量百分比配置以下組分：45%重量百分比的硫酸950;粒徑為10nm的納米氣相二氧化硅6-8;分子量為2.8-5.5*104的聚丙烯酰胺0.01-0.02;分子量為3.2-5.5*105的聚丙烯酰胺0.02-0.03;殼聚糖0.01-0.02;氫氧化納0.005-0.01;所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合20min然后加入氫氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙烯酰胺，殼聚糖，硫酸混合均勻得到高活性納米硅分散膠體。
【專利說明】一種高活性納米硅分散膠體及其在鉛酸蓄電池上的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高活性納米硅分散膠體及其在鉛酸蓄電池上的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 納米氣相二氧化硅又稱氣相白炭黑，是極其重要的納米粉體之一，其原生粒徑為 7-40nm，具有比表面積大、表面吸附力強(qiáng)、化學(xué)純度高等優(yōu)點(diǎn)，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、 增稠性和觸變性，在眾多領(lǐng)域中有著不可取代的作用。在膠體蓄電池應(yīng)用中，納米二氧化 硅分散于硫酸溶液中，靜置后其表面桂輕基通過氫鍵結(jié)合，形成凝膠結(jié)構(gòu)，硫酸和水包裹 在其中，可以固定電解液，當(dāng)施加剪切力時(shí)，又恢復(fù)到液體狀態(tài)，蓄電池正極產(chǎn)生的氧氣 通過微裂紋進(jìn)入負(fù)極，在負(fù)極復(fù)合成水，從而達(dá)到免維護(hù)的目的。納米二氧化硅的比表面 積極大，容易發(fā)生團(tuán)聚。要使納米二氧化硅在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出其特殊性能，首先要將其 進(jìn)行有效分散。在紡織、油墨、硅橡膠、涂料等的應(yīng)用中，經(jīng)常采用球磨等方法研究納米二 氧化娃的分散性。可通過測(cè)量分散體系的粘度、粒徑及粒度分布等來研究納米二氧化娃的 分散性，其適度分散對(duì)性能的影響已經(jīng)引起了一定的重視。
[0003] 鉛酸蓄電池由法國(guó)人普蘭特創(chuàng)制，至今已有15〇年，目前蓄電池其應(yīng)用領(lǐng)域非常 廣泛，例如起動(dòng)用蓄電池，廣泛用于汽車的起動(dòng)、照明、點(diǎn)火；固定用蓄電池作為備用電源， 廣泛用于郵電、電站、醫(yī)院等處；助力車用蓄電池，是中國(guó)的特色產(chǎn)品，現(xiàn)在的用量躍居第二 位；至于更廣泛的用途，不勝枚舉。為滿足各種需求，蓄電池的制作技術(shù)仍在不斷地創(chuàng)新。
[0004] 二氧化硅在鉛酸蓄電池中的應(yīng)用愈來愈廣泛，本發(fā)明旨在提供一種新型高活性納 米硅溶膠，相比現(xiàn)有技術(shù)的納米硅溶膠，其有用量小，提升蓄電池性能更顯著的優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明針對(duì)目前鉛酸蓄電池失水快，電解液分層， 電池壽命短，污染環(huán)境的問題，本發(fā)明提供了一種新型高活性納米硅分散膠體，其能顯著提 升鉛酸蓄電池的性能。
[0006] 一種高活性納米硅分散膠體，由以下組分按照重量份混合配制而成：
[0007] 45 %重量百分比的硫酸950
[0008] 粒徑為l〇nm的納米氣相二氧化硅6-8
[0009] 分子量為2. 8-5· 5*104的聚丙烯酰胺0· 01-0. 02 [0010] 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺0· 02-0. 03
[0011] 殼聚糖 0.01-0.02
[0012] 氫氧化鈉 0.005-0.01
[0013] 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：
[0014] 納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合2〇min然后加入 氫氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙烯酰胺，殼聚糖,硫酸混合均勻得到高活性納 米娃分散膠體。 L〇〇15」本友明的咼活性納米硅分散膠體可適用于各種不同用途、不同類型、不同加工 工藝、不同隔板類型等的鉛酸蓄電池，生產(chǎn)亞膠體或全膠體蓄電池。本產(chǎn)品在比重約為 1. 〇5-1. 40g/cm3的稀硫酸中能產(chǎn)生足夠的凝膠強(qiáng)度，建議使用質(zhì)量約占總重2% -5〇% (氧 化硅含量0.2% -5.0% )。
[0016]、畜，池生產(chǎn)廠家所用極板、隔板及組裝工藝等的差異，生產(chǎn)電池的用途不一，對(duì)膠 體要求^體電池所需電解液的單格酸量、加膠總重量、加注后有效酸含量、電池其他添 加劑及用量等工藝參數(shù)要求也各不相同；電池化成、抽酸、配組等生產(chǎn)工藝各公司也不盡相 同。為保證茼活性納米硅分散膠體在膠體蓄電池上應(yīng)用的優(yōu)異性能充分發(fā)揮，并利于大生 〇工藝操1 乍的穩(wěn)定合理、簡(jiǎn)易可行，本產(chǎn)品應(yīng)用于膠體蓄電池上的電池所需電解液的單格 酸量、加 I父總重量、加注后有效酸含量、除高活性納米硅分散膠體外的電池其他添加劑及用 量等工藝參數(shù)要求均參照生產(chǎn)廠家原工藝參數(shù)不變；電池化成、抽酸、配組等生產(chǎn)工藝也可 參照各公司原工藝。如果需要將產(chǎn)品與其它添加劑同時(shí)使用，必須提前評(píng)估產(chǎn)品和其它添 加劑的相容性，用量不變。
[0017]咼活性納米硅分散膠體用量在3% -6% (氧化硅用量〇· 3% -0· 6% )可生產(chǎn)AGM 隔板亞膠體電池；
[0018]高活性納米硅分散膠體用量在6% -15% (氧化硅用量〇· 6% -1. 5% )可生產(chǎn)AGM 隔板不同用途（儲(chǔ)能電池、光伏電池、動(dòng)力電池等）的全膠體電池；
[0019]高活性納米硅分散膠體用量在10% -50% (氧化硅用量1% -5% )可生產(chǎn)PE隔 板、PVC隔板、橡膠隔板等不同用途（儲(chǔ)能電池、通訊電池、光伏電池等）的全膠體電池及管 式電池等。
[0020]將高活性納米硅分散膠體與預(yù)配的稀硫酸及其他助劑的混合電解質(zhì)的設(shè)計(jì)參數(shù) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入專用的注膠設(shè)備中，校正導(dǎo)入設(shè)備的參數(shù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性或在改造后的注膠設(shè)備上 按設(shè)計(jì)比例、設(shè)計(jì)總量配制好膠體電解液。
[0021]按照加膠設(shè)備操作規(guī)程進(jìn)行電池加膠操作，啟動(dòng)吸料、攪拌、加膠程序，將高活性 納米娃分散膠體與預(yù)配的稀硫酸及其他助劑的混合電解質(zhì)在專用的注膠設(shè)備上在線攪拌 混合、即混即用或在改造設(shè)備上加膠，實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)的順利加注。
[0022]電池加膠須采用抽真空加注的方式，保證膠體電解質(zhì)在電池極板和隔板內(nèi)均勻滲 透；避免蓄電池內(nèi)部硫酸介質(zhì)不足或膠體局部凝膠滲透不完全，影響電池的性能。加膠過程 中抽檢混合膠體比重、電池加膠總量，確保加膠質(zhì)量。
[0023]注膠時(shí)間、抽真空次數(shù)、真空度等注膠工藝和電池的后續(xù)化成、配組等加工工藝保 持原工藝不變，電池化成后必須進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)抽酸、充電結(jié)束后查酸。
[0024] 本發(fā)明的有益之處在于：
[0025] 1、本發(fā)明的高活性納米硅分散膠體添加到鉛酸蓄電池中，可以顯著提高蓄電池的 各種性能，包括縮短充電時(shí)間、提高穩(wěn)定性及壽命；
[0026] 2、本發(fā)明的高活性納米硅分散膠體添加到鉛酸蓄電池中，在低溫下仍可正常使 用，性能穩(wěn)定；
[0027] 3、本發(fā)明的高活性納米硅分散膠體制備過程簡(jiǎn)單，成本低廉，適合工業(yè)化大規(guī)模 生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 實(shí)施例1 :
[0029] 一種高活性納米硅分散膠體，由以下組分按照重量份混合配制而成：
[0030] 45 %重量百分比的硫酸950
[0031] 粒徑為10nm的納米氣相二氧化硅6
[0032] 分子量為2. 8-5. 5*104的聚丙烯酰胺〇· 〇1
[0033] 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺〇· 〇2
[0034] 殼聚糖 0.01
[0035] 氫氧化鈉0.005
[0036] 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：
[0037] 納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合2〇min然后加入 氫氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙烯酰胺，殼聚糖，硫酸混合均勻得到高活性納 米娃分散膠體。
[0038] 實(shí)施例2 :
[0039] 一種高活性納米硅分散膠體，由以下組分按照重量份混合配制而成：
[0040] 45 %重量百分比的硫酸950
[0041] 粒徑為l〇nm的納米氣相二氧化硅7
[0042] 分子量為2. 8-5. 5*104的聚丙烯酰胺0. 02
[0043] 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺0. 03
[0044] 殼聚糖 0.02
[0045] 氫氧化鈉0.008
[0046] 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：
[0047] 納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合2〇min然后加入 氧氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙i希酰胺，殼聚糖,硫酸混合均勻得到高活性納 米硅分散膠體。
[0048] 實(shí)施例3 :
[0049] 一種高活性納米桂分散膠體，由以下組分按照重量份混合配制而成：
[0050] 45 %重量百分比的硫酸950
[0051] 粒徑為10nm的納米氣相二氧化硅8
[0052] 分子量為2. 8-5. 5*104的聚丙烯酰胺0· 02
[0053] 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺0· 03
[0054] 殼聚糖 0· 02
[0055] 氫氧化鈉0.01
[0056] 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：
[0057]納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合2〇min然后加入 氯氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙稀釀胺，殼聚糖，硫酸混合均勻得到高活性納 米硅分散膠體。
[0058] 實(shí)施例4 :
[0059] 一種局活性納米娃分散膠體，由以下組分按照重量份混合配制而成：
[0060] 45 %重量百分比的硫酸950
[0061] 粒徑為l〇nm的納米氣相二氧化硅8
[0062] 分子量為2. 8-5. 5*104的聚丙稀酰胺0. 01
[0063] 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺0. 03
[0064] 殼聚糖 0.02
[0065] 氫氧化鈉0.01
[0066] 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為：
[0067]納米氣相二氧化硅先與水混合，以5000r/min速度剪切攪拌混合20min然后加入 氫氧化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙烯酰胺，殼聚糖,硫酸混合均勻得到高活性納 米硅分散膠體。
[0068] 實(shí)施例5 :指標(biāo)測(cè)評(píng)
[0069] 實(shí)施例1-4制得的高活性納米硅分散膠體呈透明溶液狀。
[0070] (1)常溫測(cè)試
[0071]溫度在25°C下，用其對(duì)12ah的AGM隔板亞膠體電池添加，添加量為5%，然后進(jìn)行 了 2hr容量、充電接受能力、-15°C低溫容量、21· 6A大電流放電容量保存率、100% d〇D壽命 的測(cè)試。
[0072] 每種納米硅分散膠體對(duì)6個(gè)AGM隔板亞膠體電池進(jìn)行添加，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值。
[0073] 結(jié)果如表1所示：
[0074] 表1常溫下性能測(cè)定
[0075]

【權(quán)利要求】
1. 一種高活性納米硅分散膠體的制備方法，其特征在于其步驟如下： 按照重量百分比配置以下組分： 45%重量百分比的硫酸950; 粒徑為l〇nm的納米氣相二氧化硅6-8 ; 分子量為2. 8-5. 5*104的聚丙煉酰胺〇. 〇1-〇. 〇2 ; 分子量為3. 2-5. 5*105的聚丙烯酰胺〇. 02-〇. 〇3 ; 殼聚糖 〇· 01-0. 02 ; 氫氧化鈉0. 005-0. 01 ; 所述高活性納米硅分散膠體的制備過程為： 納米氣相二氧化硅先與水混合，以5〇〇〇r/min速度剪切攪拌混合2〇min然后加入氫氧 化鈉混合，再依次加入2種分子量的聚丙烯酰胺，殼聚糖，硫酸混合均勻得到高活性納米硅 分散膠體。 2_權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的高活性納米硅分散膠體。
3·權(quán)利要求2臟的高活性納雜分散膠體作為鉛酸_卿_的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】H01M10/10GK104218262SQ201410465284
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】欽辰, 錢建忠 申請(qǐng)人:浙江寶仕電源有限公司