專利名稱：一種新型硅酸鹽電解液蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池，尤其涉及一種新型硅酸鹽電解液蓄電池。
背景技術(shù)：
鉛蓄電池自問世以來，由于其電動電勢高、內(nèi)阻小、使用性能可靠、價格低廉而得 到了廣泛應(yīng)用。但目前市場上的傳統(tǒng)鉛酸蓄電池，極板多采用鉛、汞、鎘合金，電解液為稀硫 酸溶液，通常在使用期間由于電解液的硫酸鹽化，使得蓄電池性能差、壽命短，并且使用過 程中比能量低，電池自放電大，低溫環(huán)境容量驟減，失水嚴(yán)重，同時有可能析氫閃爆，安全性 能差。同時，為了防止蓄電池極板的硫化要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)，從而導(dǎo)致酸腐蝕、酸霧污染，并且 極板硫化后產(chǎn)生的汞、鎘毒污染可造成人員和環(huán)境的不可逆損害，同時由于廢棄的電解液 不易回收，其中的硫酸鉛等會對土壤、水體環(huán)境造成極大的污染和破壞。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)良的新型硅酸鹽 電解液蓄電池。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為
一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，包括正極、負(fù)極、隔離層和電解液，其中電解液由硫酸、 磷酸銨、二氧化硅、過硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑組成， 余量為去離子水，其中所述催化劑為堿式鹽、硅烷和硅油中的至少一種。進(jìn)一步，所述硅酸鹽電解液各組分重量百分比為硫酸20-45%，磷酸銨1-2%，二 氧化硅10-15%，過硫酸銨2-3%，硫酸鈉1-1. 5%，硫酸鉀1-1. 5%，聚丙烯酰胺1_2%，分散劑 1-2%，穩(wěn)定劑2-3%，催化劑3-5%，余量為去離子水。進(jìn)一步，所述堿式鹽為金屬鈉、鉀的堿式鹽中的至少一種。進(jìn)一步，所述分散劑為丙三醇、聚乙烯醇和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的至少一 種。進(jìn)一步，所述穩(wěn)定劑為羧甲基纖維素鈉和香蘭素中的至少一種。進(jìn)一步，所述硅酸鹽電解液的制備方法為
a)二氧化硅加去離子水高速攪拌分散，加入稀硫酸混合攪拌反應(yīng)；
b)加入磷酸銨、過硫酸銨和硫酸鉀，混合攪拌反應(yīng)；
c)加入聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑，在常溫常壓密封環(huán)境下攪拌，催化反 應(yīng)12 — 24小時；
d)催化完成后，將混合液磁化處理，得到產(chǎn)品。進(jìn)一步，所述磁化強度為8000-10000高斯。進(jìn)一步，所述磁化時間為10-20秒。進(jìn)一步，所述二氧化硅為納米氣相二氧化硅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
31)本發(fā)明的新型硅酸鹽電解液蓄電池，不含汞、鎘等物質(zhì)，同時采用的是一種綠色環(huán)保 型電解液，該電解液屬于非強酸性質(zhì)，不腐蝕極板，廢棄后的電解液中的“酸根離子”大部分 被“催化劑”中和、吸附，呈弱酸半固態(tài)顆粒狀，不會污染環(huán)境，可直接廢棄，而且其中所含的 “氮、磷、鉀”成分為高質(zhì)量復(fù)合化肥，可肥沃土地，同時還可增加土壤氧含量，由此電解液制 成的蓄電池?zé)o論在使用中還是廢棄后，都不會污染環(huán)境，發(fā)展和應(yīng)用前景廣闊；
2)本發(fā)明的新型硅酸鹽電解液蓄電池性能良好，無充放電記憶效應(yīng)，析氫電位高，析氣 微弱，失水極少；對極板腐蝕輕微，可極板活性物質(zhì)脫落，并可阻止板柵與活性物質(zhì)電阻層 的產(chǎn)生，避免極化產(chǎn)生；充電接受能力強，蓄電池的自放電小，從而大大提高了蓄電池的使 用壽命；
3)本發(fā)明的新型硅酸鹽電解液蓄電池采用的電解液為表面亞膠體，分散、流動性好，容 易灌注，在蓄電池中化成后為糊狀，可任意方向放置，使用安全方便。


圖1是本發(fā)明蓄電池的使用壽命曲線圖； 圖2是本發(fā)明蓄電池的小時率曲線圖； 圖3是本發(fā)明蓄電池的自放電曲線；
圖4是本發(fā)明蓄電池與傳統(tǒng)同類蓄電池的性能對照表。
具體實施例方式一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，包括正極、負(fù)極、隔離層和電解液，其中電解液由 硫酸、磷酸銨、二氧化硅、過硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑 組成，余量為去離子水，其中所述催化劑為堿式鹽、硅烷和硅油中的至少一種。進(jìn)一步，所述硅酸鹽電解液各組分重量百分比為硫酸20-45%，磷酸銨1-2%，二 氧化硅10-15%，過硫酸銨2-3%，硫酸鈉1-1. 5%，硫酸鉀1-1. 5%，聚丙烯酰胺1_2%，分散劑 1-2%，穩(wěn)定劑2-3%，催化劑3-5%，余量為去離子水。進(jìn)一步，所述堿式鹽為金屬鈉、鉀的堿式鹽中的至少一種。進(jìn)一步，所述分散劑為丙三醇、聚乙烯醇和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)中的至少一 種。進(jìn)一步，所述穩(wěn)定劑為羧甲基纖維素鈉和香蘭素中的至少一種。進(jìn)一步，所述硅酸鹽電解液的制備方法為
a)二氧化硅加去離子水高速攪拌分散，加入稀硫酸混合攪拌反應(yīng)；
b)加入磷酸銨、過硫酸銨和硫酸鉀，混合攪拌反應(yīng)；
c)加入聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑，在常溫常壓密封環(huán)境下攪拌，催化反 應(yīng)12 — 24小時；
d)催化完成后，將混合液磁化處理，得到產(chǎn)品。進(jìn)一步，所述磁化強度為8000-10000高斯。進(jìn)一步，所述磁化時間為10-20秒。進(jìn)一步，所述二氧化硅為納米氣相二氧化硅。為便于對本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
實施例1
(1)制備電解液在二氧化硅10%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸40%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨1%、過硫酸銨1和硫酸鉀1. 5%，混合攪拌反應(yīng)；反應(yīng) 完成后，加入聚丙烯酰胺1. 5%、聚乙烯醇1%、羧甲基纖維素鈉3%和硅油4%，常溫常壓密封環(huán) 境攪拌，催化反應(yīng)M小時，再經(jīng)8000高斯磁化處理10秒，制得電解液； (2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。實施例2
(1)制備電解液在二氧化硅10%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸45%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨1%、過硫酸銨21和硫酸鉀1%，混合攪拌反應(yīng)；反應(yīng)完 成后，加入聚丙烯酰胺1%、丙三醇1%、羧甲基纖維素鈉洲和硅烷4%，常溫常壓密封環(huán)境攪 拌，催化反應(yīng)12小時，再經(jīng)10000高斯磁化處理15秒，制得電解液； (2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。實施例3
(1)制備電解液在二氧化硅15%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸30%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨1. 3%、過硫酸銨3%和硫酸鉀1%，混合攪拌反應(yīng)；反應(yīng) 完成后，加入聚丙烯酰胺1. 5%、丙三醇2%、羧甲基纖維素鈉洲和硅油3%，常溫常壓密封環(huán)境 攪拌，催化反應(yīng)12小時，再經(jīng)8000高斯磁化處理15秒，制得電解液； (2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。實施例4
(1)制備電解液在二氧化硅15%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸20%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨1. 5%、過硫酸銨3%和硫酸鉀1. 3%，混合攪拌反應(yīng)；反 應(yīng)完成后，加入聚丙烯酰胺洲、聚乙烯醇1%、羧甲基纖維素鈉3%和硅烷5%，常溫常壓密封環(huán) 境攪拌，催化反應(yīng)M小時，再經(jīng)10000高斯磁化處理20秒，制得電解液； (2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。實施例5
(1)制備電解液在二氧化硅13%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸35%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨2%、過硫酸銨2. 5%和硫酸鉀1. 5%，混合攪拌反應(yīng)；反 應(yīng)完成后，加入聚丙烯酰胺2%、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-4) 1. 5%、羧甲基纖維素鈉3%和硅 酸3%，常溫常壓密封環(huán)境攪拌，催化反應(yīng)M小時，再經(jīng)10000高斯磁化處理20秒，制得電解 液；
(2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。實施例6
(1)制備電解液在二氧化硅12%中加入去離子水高速攪拌進(jìn)行分散；分散均勻后，加 入硫酸25%，攪拌反應(yīng)，再加入磷酸銨2%、過硫酸銨2. 5%和硫酸鉀1. 5%，混合攪拌反應(yīng)；反 應(yīng)完成后，加入聚丙烯酰胺1%、丙三醇1%和聚乙烯醇1%、香蘭素2. 5%和磷酸氫二鉀5%，常 溫常壓密封環(huán)境攪拌，催化反應(yīng)M小時，再經(jīng)9000高斯磁化處理20秒，制得電解液； (2 )將電解液灌注進(jìn)蓄電池中，封裝。產(chǎn)品性能
(i)圖1是本發(fā)明蓄電池的使用壽命曲線圖，測試條件放電電流0. 42C ；充電方法
516V恒；壓限流0. 312 ；充電時間5-6h ；放電量70% ；
(ii)圖2是本發(fā)明蓄電池的小時率曲線；
(iii)圖3是本發(fā)明蓄電池的自放電曲線；
(iv)圖4是本發(fā)明蓄電池與傳統(tǒng)同類蓄電池的性能對照表。 從附圖1-4中可明顯看出，本發(fā)明的蓄電池具有良好的性能，其比能量高(40 — 47 WH/KG)，循環(huán)壽命長(彡400充放次)，內(nèi)阻小(0. 4 - 20毫歐)，放電限壓電位低(彡1. 6V/單 格)，大電流放電能力強(3 - 30C),自放電率低(年彡10%)，適用環(huán)境溫度范圍寬(_40°C — +60 °C )，同時完全免維護(hù)，無酸霧無析氣，使用過程安全可靠，綠色無污染。
權(quán)利要求
1.一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，包括正極、負(fù)極、隔離層和電解液，其特征在于所 述電解液由硫酸、磷酸銨、二氧化硅、過硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定 劑和催化劑組成，余量為去離子水，其中所述催化劑為堿式鹽、硅烷和硅油中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述硅酸鹽電 解液各組分重量百分比為硫酸20-45%，磷酸銨1-2%，二氧化硅10-15%，過硫酸銨2_3%，硫 酸鈉1-1. 5%，硫酸鉀1-1. 5%，聚丙烯酰胺1-2%，分散劑1-2%，穩(wěn)定劑2_3%，催化劑3_5%，余 量為去離子水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述堿式鹽為 金屬鈉、鉀的堿式鹽中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述分散劑為 丙三醇、聚乙烯醇和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述穩(wěn)定劑為 羧甲基纖維素鈉和香蘭素中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述硅酸鹽電 解液的制備方法為a)二氧化硅加去離子水高速攪拌分散，加入稀硫酸混合攪拌反應(yīng)；b)加入磷酸銨、過硫酸銨和硫酸鉀，混合攪拌反應(yīng)；c)加入聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑，在常溫常壓密封環(huán)境下攪拌，催化反應(yīng) 12 — 24小時；d)催化完成后，將混合液磁化處理，得到產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述磁化強度 為 8000-10000 高斯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，其特征在于所述磁化時間 為10-20秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型硅酸鹽電解液蓄電池，包括正極、負(fù)極、隔離層和電解液，其中電解液由硫酸、磷酸銨、二氧化硅、過硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、聚丙烯酰胺、分散劑、穩(wěn)定劑和催化劑組成，余量為去離子水，其中所述催化劑為堿式鹽、硅烷和硅油中的一種，本發(fā)明的蓄電池綠色環(huán)保、性能優(yōu)良，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號H01M10/08GK102122729SQ201110021018
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者李佳, 李海明 申請人:李海明