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蓄電池專用硅溶膠介紹
打印本頁    發布時間:2020/5/5 17:35:34

膠體蓄電池作為閥控鉛酸蓄電池(VRLA的一種,近年來得到迅速發展,它具有電解質濃度均勻,無酸分層,自放電??;工作溫度范圍寬,可靠性好;抗沖擊振動,能避免一般AGM(吸附式玻璃纖維布隔膜)蓄電池易產生的熱失控現象,壽命長等突出優點。

膠體蓄電池廣泛使用氣相二氧化硅作為凝膠劑,但它有許多缺點:污染工作環境,特別是在混合過程中;職業病及搬運問題;體積大不便運輸,凝膠時間長;成本高。因此,純度高、粒徑合適的硅溶膠是解決這些問題的一個非常好的選擇。

一、為什么要用硅溶膠?

同氣相二氧化硅一樣,硅溶膠添加于鉛酸蓄電池的電解液中可以大大提高電池的性能:

1循環壽命高于同比硫酸蓄電池50%以上,浮充壽命長(15-20年)。

2無熱失控風險,自放電性能高于同比硫酸蓄電池50%以上。

3)過放電恢復能力明顯高于同比硫酸蓄電池,且有長期耐存放的特性。

4)低溫放電性能高于同比硫酸蓄電池30%以上。

二、硅溶膠與氣相二氧化硅比較

在過去,由于硅溶膠的純度和粒徑(大小與分布)達不到蓄電池的使用要求,膠體蓄電池一直使用氣相二氧化硅?,F在,工藝的進步使硅溶膠的純度和粒徑完全可以取代氣相二氧化硅用于膠體蓄電池。不必像氣相法二氧化硅那樣進行預處理,清澈的、低粘度的水性硅溶膠非常容易與濃硫酸混溶,充分攪拌后,就可以直接填充到蓄電池中,非常方便。

1.硅溶膠代替氣相二氧化硅的優點

 

硅溶膠

氣相二氧化硅

有害雜質

*純度高,有害雜質含量極低(鐵離子<20PPM和氯離子<10PPM)

*殘留一定量的氯離子,危害電極

操作性

*無須預處理,直接添加,操作簡便,無污染

*粘度低,混合容易,灌注方便

*凝膠時間和膠體強度可調控,生產不同用途電池

*均衡的粒徑大小和比表面積,凝膠不分層,氣泡少

*需要預先分散于水中,易揚塵污染,造成矽肺職業病

*分散液粘度大,影響灌裝

*凝膠時間長

使用成本

*價格低

*價格高

 

三、真假膠體電池

1. 真膠體電池:在配置硫酸電解液時,用98%的濃硫酸、硅溶膠和水配制成電解液,電解液中硫酸的含量為35-40%,硅溶膠的加入量應該掌握在使純二氧化硅的質量占整個電解液質量的5-11%(粒徑越小加入量越少),經過一定時間后,電解液產生凝膠變化,由原來的液體變成為不能流動的膠體(像果凍一樣),但是膠體一樣具有電解液的導電性能。這種用法技術要求很高,因為要做到使凝膠恰當,不能凝膠的太輕,也不能凝膠過度,凝膠太輕時強度不足;而凝膠過度會使膠體的電阻增大,且不宜產生膠體龜裂,影響蓄電池的性能。因此,只有一些有技術力量的公司才能很好地使用。

這種做法可以延長電池的使用壽命達1倍以上,大大提高電池的各項性能,還可以使電解液凝膠,在電池傾斜時電解液不會灑出來,使電池成為免維護電池。

1.凝膠后二氧化硅粒子交聯成立體網狀結構

 

凝膠后液體的電解液變成了膠體,硅溶膠的二氧化硅粒子相互交聯成立體網狀結構,如圖1所示,但是硅溶膠粒子間的空隙里含有電解液(硫酸水溶液),所以膠體仍然可以導電。

膠體形成后,經過一定時間達到最佳使用效果(3-6個月以后),此時膠體龜裂(如圖2),裂縫為電池充電過程中產生的氧氣提供通道,使氧氣能穿過裂縫從負極到達正極而被吸收,達到免維護的效果。

凝膠――固化電解液;膠裂――使氧氣能夠自由通過。

初始凝膠               3個月后             6個月后

2.膠體使用過程中產生龜裂

 

2. 假膠體電池:在硫酸電解液中加入少量的硅溶膠,一般為電解液總量的1%左右,可以減緩電極的腐蝕速度,從而延長電池的使用壽命,延長50%以上。

 

四、凝膠時間和膠體強度

在制備真膠體電池時,凝膠時間和膠體強度是兩個很重要的指標。

1.凝膠時間:理想中,凝膠的時間應該足夠長(大于20分鐘),這樣可以使電解液得到充分混合并且保證電解液在凝固之前能夠滲透到所有的電池空隙。

凝膠時間與硅溶膠的粒徑大小和用量有關,硅溶膠的用量越大,凝膠時間越短;相同用量下粒徑越小,凝膠時間越短。另外,升溫會縮短凝膠時間,如果升溫10℃,將使凝膠速度提升一倍。

2.膠體強度:硅溶膠的用量越大,膠體強度越大;相同用量下粒徑越小,膠體強度越大。

 

五、產品指標

蓄電池硅溶膠最關注個指標:粒徑大小和雜質(CI、Fe)含量。

1. 粒徑大?。?/span>對于真膠體電池,硅溶膠粒徑大小影響膠體的強度和使用量,粒徑越小,膠體強度越大,用量越少,使用成本越低。但是膠體強度不是越大越好,過大的膠體強度會使膠體不容易產生龜裂,不能形成有效的氧氣通道,使用性能反而變差。

2. 雜質含量:雜質含量大會使蓄電池的電極腐蝕加快,縮短使用壽命。因此,希望雜質(CI、Fe)含量越低越好。

 

六、使用用法 

在密度范圍是12501400g/L的硫酸中,添加占總質量數711%的SiO2,就可以獲得足夠的凝膠強度。在相同二氧化硅用量條件下,SS30P10SS30P20可以提供更高的凝膠強度。

1.初步試驗以確定最佳的使用量

1)凝膠時間:取少量樣品置于250ml燒杯中,邊攪拌指定濃度的硫酸邊加入硅溶膠,通常經過10-20秒可以混合均勻。靜置并開始計時,直至得到一個固體凝膠,不會從倒置燒杯中流出。

2)凝膠強度:凝膠24 小時后,把一枚鉛彈(0.5g)從23cm高度自由落下,測量鉛彈的嵌入深度。嵌入深度為2-4mm時比較合適。

七、產品優點

1. 產品純度高。

2. 粒徑均勻,凝膠時間可控,膠體強度可控。

八、包裝

25kg 250kg塑料桶。

九、儲存及運輸

適宜的儲存及運輸溫度為5-35 °C,避免結冰,保質期12個月。

 

 

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