膠體電解液技術(shù)及二氧化硅含量的界定1

1、膠體電解液的制備及二氧化硅含量的界定膠體電解液的制備及二氧化硅含量的界定易曉東摘要摘要：詳細(xì)敘述了以硅酸鈉為膠體原料，采用離子交換法制備硅酸鈉的工藝及配方。簡(jiǎn)述了氣相二氧化硅膠體的制備工藝。介紹了膠體電解液中部分添加劑的用量和作用。以膠體蓄電池為實(shí)例，比較了不同二氧化硅含量的膠體在蓄電池內(nèi)的凝膠情況及電性能，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)膠體電解液中二氧化硅的含量提出了新的界定。關(guān)健詞關(guān)健詞：免維護(hù)膠體蓄電池、膠體電解液、硅酸鈉、氣相二氧化硅、膠體電

2、解液中二氧化硅含量近年來(lái)，我國(guó)的蓄電池科研人員對(duì)膠體電解液投入了大量的研究，相應(yīng)的學(xué)術(shù)論文、資料文獻(xiàn)和膠體專利大量涌現(xiàn)。僅從網(wǎng)站上看，我國(guó)生產(chǎn)膠體蓄電池和出售膠體電解質(zhì)的公司不低于100家，生產(chǎn)廠家遍布大江南北。關(guān)于膠體蓄電池的招商引資、專利技術(shù)以及技術(shù)轉(zhuǎn)讓等也很多，但真正將膠體成功應(yīng)用到蓄電池上的卻很少。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)注冊(cè)蓄電池生產(chǎn)商達(dá)2300多家，在眾多的生產(chǎn)企業(yè)中，僅有雙登、雄韜、恒達(dá)、華富、王馬、海寶、南都、海志、冠軍、康博

3、爾等有限的幾家將膠體技術(shù)應(yīng)用到部分型號(hào)的蓄電池中。但還不能全系列地使用。業(yè)內(nèi)對(duì)膠體雖呼聲甚高，但市場(chǎng)占有率卻不大。此外，膠體電池市場(chǎng)也魚龍混雜，受利益驅(qū)動(dòng)粗制濫造的冒牌“膠體電池”也層出不窮，因此導(dǎo)致了業(yè)內(nèi)外人士對(duì)膠體電池的評(píng)價(jià)也是褒貶不一。筆者多年前就任于一家蓄電池企業(yè)，主持了該企業(yè)膠體電解液及免維護(hù)膠體蓄電池的開發(fā)，參于編制了應(yīng)該是國(guó)內(nèi)第一家蓄電池用膠體電解液的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QDHJ0191定遠(yuǎn)備QB1691，免維護(hù)膠體蓄電池也于94年通

4、過國(guó)家蓄電池質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)（（91）量認(rèn)（國(guó)）字（A0549）號(hào)國(guó)蓄檢2017報(bào)告編號(hào)W940033）。根據(jù)筆者的體會(huì)就膠體電解液的生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)發(fā)表一些個(gè)人拙見。1.1.原材料原材料目前國(guó)內(nèi)用于膠體的材料有硅酸鈉(Na2SiO3)及氣相二氧化硅，因生產(chǎn)工藝和技術(shù)問題，硅酸鈉逐漸退出，被氣相二氧化硅逐漸取代。2.2.硅酸鈉（水玻璃）硅酸鈉（水玻璃）硅酸鈉有（偏）硅酸（H2SiO3）、（正）硅酸（H4SiO4）的鈉鹽之分，正硅酸不穩(wěn)

5、定，脫水后形成偏硅酸，因此選擇了九水偏硅酸鈉(Na2SiO3?9H2O)，其品質(zhì)要求如下：九水偏硅酸鈉(Na2SiO3?9H2O)分子量：284.22Na2O含量………………………………19.3%—22.8%Na2O與SiO2含量之比…………………1：1.030.03氯化物…………………………………0.01%硫酸鹽（SO4）…………………………0.01%重金屬（Pb）…………………………0.001%氨水沉淀物（Al2o3Fe2o3）……

6、……0.05%碳酸鹽…………………………………合格水溶解試驗(yàn)……………………………合格注：a、偏硅酸鈉：為透明無(wú)色、淡黃色或青灰色的粘稠液體，比重2.4gcm3熔點(diǎn)1088℃，溶于水，遇酸則分解從而析出硅酸膠質(zhì)的沉淀，為無(wú)定形的玻璃狀物體；b、偏硅酸鈉選購(gòu)時(shí)盡量選用高模數(shù)的產(chǎn)品，其M=3.03.5為最佳，高模數(shù)的硅酸鈉純度高、雜質(zhì)少、對(duì)樹脂污染少，產(chǎn)量高。2.1以硅酸鈉為膠體原料的生產(chǎn)工藝：該工藝是以硅酸鈉為膠體原料的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，近年

7、來(lái)有不少相關(guān)的文獻(xiàn)對(duì)此類加工工藝提出異議，認(rèn)為該工藝生產(chǎn)的膠凝劑存在著雜質(zhì)含量高、離子傳導(dǎo)阻力大、膠團(tuán)粒徑過大等弊端，從而導(dǎo)致業(yè)內(nèi)外人事對(duì)硅酸鈉為膠體原料的產(chǎn)品性能產(chǎn)生了一定的誤解。度，減少Sio2用量；膠體膠層穩(wěn)定不易析水；能使電池中酸含量增加3%左右。缺點(diǎn)：該產(chǎn)品屬極毒，所以購(gòu)買、使用和存放都要千萬(wàn)注意?。?！2.3.4丙烯酸（CH2═CHCOOHAR）與碳酸鈉（Na2CO3AR）聚合物（親水性有機(jī)高分子材料）[3]合成方法：取丙烯酸

8、與碳酸鈉等量混合加純水稀釋成飽和溶液，備用。在配制最終產(chǎn)品膠體電解液時(shí)添加8wt%攪拌均勻。作用：可增加電池循環(huán)壽命30%左右。缺點(diǎn)：此添加劑對(duì)電池的啟動(dòng)和容量都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，深放電性能差，可用于UPS電源；2.3.5硫酸鈉（Na2SO4AR）在配制最終產(chǎn)品膠體電解液時(shí)添加0.7wt%攪拌均勻。作用：抑制過放電放置過程中的電解液電阻增大，從而縮短電池的充電時(shí)間，延長(zhǎng)電池的使用壽命；2.4膠體電解液的標(biāo)準(zhǔn)QDHJ0191本標(biāo)準(zhǔn)適用于各

9、類啟動(dòng)用鉛酸蓄電池用的膠體電解劑：膠體電解劑應(yīng)符合下列要求表1表1項(xiàng)目質(zhì)量指標(biāo)備注外觀乳白色半透明液體注1密度（g㎝3）1.290.01注2粘度(帕斯卡.秒)102——1.5102注3雜質(zhì)含量錳(Mn)含量%≤0.000035鐵(Fe)含量%≤0.000035砷(As)含量%≤0.000035氯（Cl）含量%≤0.0005氮氧化物(以N計(jì))含量%≤0.000065銨(NH4)含量%≤0.00065二氧化硫(So2)含量%≤0.0025銅

10、（Cu）含量%≤0.00085還原物質(zhì)（以O(shè)計(jì)）含量%≤0.00065注1外觀該產(chǎn)品通過試管觀察應(yīng)呈乳白色半透明液體，本產(chǎn)品如有沉淀析出，經(jīng)攪拌或搖晃后能重新混合均勻，則可正常使用；注2密度可按客戶要求進(jìn)行配制，按客戶要求另行配制的產(chǎn)品注入電池后的電性能指標(biāo)本公司不能給予保證；注3粘度可按客戶要求進(jìn)行配制，按客戶要求另行配制的產(chǎn)品注入電池后的凝膠性能本公司不能給予保證。3.3.氣相二氧化硅氣相二氧化硅氣相二氧化硅具有比表面積大、純度高，

11、良好的增稠、控制體系流變和觸變性能等特性，近年來(lái)在膠體蓄電池中得到了廣泛的應(yīng)用。要求如下：親水型氣相法二氧化硅（德國(guó)DEGUSSA公司A200）物理化學(xué)數(shù)據(jù)比表面積（BET法）…………………20025m2g平均原生粒徑…………………………12nm堆積密度（近似值）……………約50gl（據(jù)DINENISO78711.Aug.1983）表觀密度（近似值）…………………約30gl（ACM104）含水量…………………………………≤1.5Wt.%