本發(fā)明公開了一種蓄電池溶膠電解質(zhì)的制備方法，屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前電動(dòng)自行車用蓄電池絕大多數(shù)使用12V/12Ah閥控密封鉛蓄電池，每組兩只或三只，其電性能基本能滿足要求，要求繼續(xù)改進(jìn)和提高的呼聲是針對(duì)電池的使用壽命?，F(xiàn)在多數(shù)廠家生產(chǎn)的閥控鉛蓄電池壽命在一年左右，且波動(dòng)范圍較大。對(duì)于提高循環(huán)壽命突破性的舉措幾乎到了山窮水盡的地步，唯一的希望是采用膠體電解質(zhì)。若干年來，對(duì)于膠體電解質(zhì)進(jìn)行了很多研究，并取得了可喜的進(jìn)步，達(dá)到了真正可以擴(kuò)大使用的地步。

膠體電解質(zhì)實(shí)際上是一種硅凝膠，它由硅溶膠和一定濃度的純硫酸混合配置而成。當(dāng)硅溶膠產(chǎn)生聚合反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，將大量硫酸溶液裹在其內(nèi)部而形成凝膠，這就是膠體電解質(zhì)。

目前，膠體鉛蓄電池的電解液主要是由一定量的硅溶膠或氣相二氧化硅分散在硫酸中形成的膠體。膠體電解液性能的好壞是影響膠體蓄電池容量和循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素。以硅溶膠制備的膠體電解質(zhì)存在穩(wěn)定性差、觸變性不佳、易水化、易龜裂等缺點(diǎn)。氣相二氧化硅制備的膠體電解質(zhì)成本較高，電解液的性能很大程度上取決于氣相二氧化硅的利用程度，而且用這種膠體灌注的蓄電池易出現(xiàn)電池容量低、內(nèi)阻大、膠體易水化等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)傳統(tǒng)蓄電池電解質(zhì)在制備和使用過程中出現(xiàn)的穩(wěn)定性差，膠體易水化，且觸變性不佳，導(dǎo)致使用壽命較短的問題，提供了一種蓄電池溶膠電解質(zhì)的制備方法，本發(fā)明首先利用酒糟接種醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生酸性清液，將其滴加至聚乙二醇辛基苯基醚等混合液中，制得微乳液，再將正硅酸乙酯滴加至微乳液中，發(fā)生水解，以丙酮為破乳劑，過濾后將沉淀物洗滌干燥后煅燒，得白色無定形超細(xì)粉末，將其與硫酸等混合均勻制得蓄電池溶膠電解質(zhì)。本發(fā)明充分利用微乳液制備得到的無定形超細(xì)粉末在電解質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其無定形狀態(tài)使電解質(zhì)不易水化，穩(wěn)定性得到大大提高，觸變性優(yōu)異，使用壽命較常規(guī)蓄電池提高2倍以上。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取酒糟2～3kg，加入盛有3～5L去離子水的發(fā)酵罐中，以300～500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min，隨后按接種量的6～8%將醋酸菌接種至發(fā)酵罐物料中，靜置發(fā)酵5～7天，離心分離，除去下層沉淀，收集得上層酸性清液；

（2）依次量取200～220mL聚乙二醇辛基苯基醚，150～180mL正己醇，600～650mL環(huán)己烷，加入燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40～45℃，轉(zhuǎn)速為400～500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～20min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向燒杯中緩慢滴加50～60mL上述所得上層酸性清液，控制在15～20min內(nèi)滴完；

（3）待滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合8～12min，得微乳液，隨后升溫至50～55℃，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600～800r/min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向微乳液中滴加80～100mL正硅酸乙酯，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3～5h；

（4）待反應(yīng)結(jié)束，在攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入50～70mL丙酮，以350～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合3～5min，靜置45～60min，抽濾，除去濾液，用無水乙醇洗滌濾餅3～5次，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下干燥至恒重，隨后將干燥后的濾餅轉(zhuǎn)入馬弗爐，于680～750℃條件下，煅燒60～90min，隨爐冷卻至室溫，得白色無定形超細(xì)粉末；

（5）按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中，依次加入85～100份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58～60%硫酸，6～8份上述所得白色無定形超細(xì)粉末，1～3份聚丙烯酰胺，0.6～0.8份甘油，以1600～1800r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌混合8～10h，即得蓄電池溶膠電解質(zhì)。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明所得蓄電池溶膠電解質(zhì)倒入蓄電池電解池中，直至膠體液面超過極板群2～4cm，補(bǔ)加溶膠電解質(zhì)質(zhì)量0.2～0.4%的磷酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%），靜置，待電池內(nèi)膠體凝固約2～4h，進(jìn)行充電3～5h，即可。所得蓄電池經(jīng)400～500次充放電循環(huán)后，電解質(zhì)未出現(xiàn)干裂和膠液分離現(xiàn)象，將蓄電池向四個(gè)方向傾斜，表面無電解液滲漏，經(jīng)后續(xù)檢測(cè)，循環(huán)耐久能力可達(dá)800～900次，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明所得蓄電池溶膠電解質(zhì)應(yīng)用于蓄電池中，可有效改善蓄電池穩(wěn)定性差，易水化，觸變性差的問題，具有自放電小，容量高，耐深放電等優(yōu)勢(shì)；

（2）利用本發(fā)明電解質(zhì)制備的蓄電池，使用壽命較常規(guī)蓄電池提高了2倍以上，可有效減少電動(dòng)車、汽車電瓶的損耗和更換頻率，使蓄電池材料得到充分利用，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

稱取酒糟2～3kg，加入盛有3～5L去離子水的發(fā)酵罐中，以300～500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20～30min，隨后按接種量的6～8%將醋酸菌接種至發(fā)酵罐物料中，靜置發(fā)酵5～7天，離心分離，除去下層沉淀，收集得上層酸性清液；依次量取200～220mL聚乙二醇辛基苯基醚，150～180mL正己醇，600～650mL環(huán)己烷，加入燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40～45℃，轉(zhuǎn)速為400～500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5～20min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向燒杯中緩慢滴加50～60mL上述所得上層酸性清液，控制在15～20min內(nèi)滴完；待滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合8～12min，得微乳液，隨后升溫至50～55℃，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600～800r/min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向微乳液中滴加80～100mL正硅酸乙酯，控制在10～15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3～5h；待反應(yīng)結(jié)束，在攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入50～70mL丙酮，以350～400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合3～5min，靜置45～60min，抽濾，除去濾液，用無水乙醇洗滌濾餅3～5次，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105～110℃條件下干燥至恒重，隨后將干燥后的濾餅轉(zhuǎn)入馬弗爐，于680～750℃條件下，煅燒60～90min，隨爐冷卻至室溫，得白色無定形超細(xì)粉末；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中，依次加入85～100份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58～60%硫酸，6～8份上述所得白色無定形超細(xì)粉末，1～3份聚丙烯酰胺，0.6～0.8份甘油，以1600～1800r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌混合8～10h，即得蓄電池溶膠電解質(zhì)。

實(shí)例1

稱取酒糟2kg，加入盛有3L去離子水的發(fā)酵罐中，以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20min，隨后按接種量的6%將醋酸菌接種至發(fā)酵罐物料中，靜置發(fā)酵5天，離心分離，除去下層沉淀，收集得上層酸性清液；依次量取200mL聚乙二醇辛基苯基醚，150mL正己醇，600mL環(huán)己烷，加入燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為40℃，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?5min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向燒杯中緩慢滴加50mL上述所得上層酸性清液，控制在15min內(nèi)滴完；待滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合8min，得微乳液，隨后升溫至50℃，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至600r/min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向微乳液中滴加80mL正硅酸乙酯，控制在10min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h；待反應(yīng)結(jié)束，在攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入50mL丙酮，以350r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合3min，靜置45min，抽濾，除去濾液，用無水乙醇洗滌濾餅3次，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于105℃條件下干燥至恒重，隨后將干燥后的濾餅轉(zhuǎn)入馬弗爐，于680℃條件下，煅燒60min，隨爐冷卻至室溫，得白色無定形超細(xì)粉末；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中，依次加入85份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58%硫酸，6份上述所得白色無定形超細(xì)粉末，1份聚丙烯酰胺，0.6份甘油，以1600r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌混合8h，即得蓄電池溶膠電解質(zhì)。

將本發(fā)明所得蓄電池溶膠電解質(zhì)倒入蓄電池電解池中，直至膠體液面超過極板群2cm，補(bǔ)加溶膠電解質(zhì)質(zhì)量0.2%的磷酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%），靜置，待電池內(nèi)膠體凝固約2h，進(jìn)行充電3h，即可。所得蓄電池經(jīng)400次充放電循環(huán)后，電解質(zhì)未出現(xiàn)干裂和膠液分離現(xiàn)象，將蓄電池向四個(gè)方向傾斜，表面無電解液滲漏，經(jīng)后續(xù)檢測(cè)，循環(huán)耐久能力可達(dá)800次，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

實(shí)例2

稱取酒糟2.5kg，加入盛有4L去離子水的發(fā)酵罐中，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合25min，隨后按接種量的7%將醋酸菌接種至發(fā)酵罐物料中，靜置發(fā)酵6天，離心分離，除去下層沉淀，收集得上層酸性清液；依次量取210mL聚乙二醇辛基苯基醚，160mL正己醇，620mL環(huán)己烷，加入燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為42℃，轉(zhuǎn)速為450r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?8min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向燒杯中緩慢滴加55mL上述所得上層酸性清液，控制在18min內(nèi)滴完；待滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合10min，得微乳液，隨后升溫至52℃，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至700r/min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向微乳液中滴加90mL正硅酸乙酯，控制在12min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4h；待反應(yīng)結(jié)束，在攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入60mL丙酮，以380r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合4min，靜置55min，抽濾，除去濾液，用無水乙醇洗滌濾餅4次，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于108℃條件下干燥至恒重，隨后將干燥后的濾餅轉(zhuǎn)入馬弗爐，于700℃條件下，煅燒80min，隨爐冷卻至室溫，得白色無定形超細(xì)粉末；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中，依次加入95份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59%硫酸，7份上述所得白色無定形超細(xì)粉末，2份聚丙烯酰胺，0.7份甘油，以1700r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌混合9h，即得蓄電池溶膠電解質(zhì)。

將本發(fā)明所得蓄電池溶膠電解質(zhì)倒入蓄電池電解池中，直至膠體液面超過極板群3cm，補(bǔ)加溶膠電解質(zhì)質(zhì)量0.3%的磷酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%），靜置，待電池內(nèi)膠體凝固約3h，進(jìn)行充電4h，即可。所得蓄電池經(jīng)450次充放電循環(huán)后，電解質(zhì)未出現(xiàn)干裂和膠液分離現(xiàn)象，將蓄電池向四個(gè)方向傾斜，表面無電解液滲漏，經(jīng)后續(xù)檢測(cè)，循環(huán)耐久能力可達(dá)860次，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

實(shí)例3

稱取酒糟3kg，加入盛有5L去離子水的發(fā)酵罐中，以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合30min，隨后按接種量的8%將醋酸菌接種至發(fā)酵罐物料中，靜置發(fā)酵7天，離心分離，除去下層沉淀，收集得上層酸性清液；依次量取220mL聚乙二醇辛基苯基醚，180mL正己醇，650mL環(huán)己烷，加入燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為500r/min條件下，恒溫?cái)嚢杌旌?0min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向燒杯中緩慢滴加60mL上述所得上層酸性清液，控制在20min內(nèi)滴完；待滴加完畢，繼續(xù)攪拌混合12min，得微乳液，隨后升溫至55℃，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至800r/min，在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下，向微乳液中滴加100mL正硅酸乙酯，控制在15min內(nèi)滴完，待滴加完畢，繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5h；待反應(yīng)結(jié)束，在攪拌狀態(tài)下，向燒杯中加入70mL丙酮，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合5min，靜置60min，抽濾，除去濾液，用無水乙醇洗滌濾餅5次，再將濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于110℃條件下干燥至恒重，隨后將干燥后的濾餅轉(zhuǎn)入馬弗爐，于750℃條件下，煅燒90min，隨爐冷卻至室溫，得白色無定形超細(xì)粉末；按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中，依次加入100份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%硫酸，8份上述所得白色無定形超細(xì)粉末，3份聚丙烯酰胺，0.8份甘油，以1800r/min轉(zhuǎn)速高速攪拌混合10h，即得蓄電池溶膠電解質(zhì)。

將本發(fā)明所得蓄電池溶膠電解質(zhì)倒入蓄電池電解池中，直至膠體液面超過極板群4cm，補(bǔ)加溶膠電解質(zhì)質(zhì)量0.4%的磷酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%），靜置，待電池內(nèi)膠體凝固約4h，進(jìn)行充電5h，即可。所得蓄電池經(jīng)500次充放電循環(huán)后，電解質(zhì)未出現(xiàn)干裂和膠液分離現(xiàn)象，將蓄電池向四個(gè)方向傾斜，表面無電解液滲漏，經(jīng)后續(xù)檢測(cè)，循環(huán)耐久能力可達(dá)900次，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。