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鉛酸蓄電池從問世到如今，一直是軍用、民用領域中使用較廣泛的化學電源。由于它使用硫酸電解液，運輸過程中會有酸液流出，充電時會有酸霧析出來，對環(huán)境和設備造成損害。人們就試圖將電解液“固定”起來，將電池進行密封，于是使用膠體電解液的鉛酸蓄電池應運而生。

圖1 鉛酸蓄電池

膠體鉛酸蓄電池是對鉛酸蓄電池的一個較大的革新改造，廣泛用于電力、電信、通信電源系統(tǒng)、軍用通信臺站、電動車等應用領域。電解液是膠體鉛酸蓄電池的關鍵組分，其主要成分為凝膠劑和硫酸，凝膠劑通過其表面的羥基形成氫鍵，在體系中形成空間網(wǎng)狀結構，將硫酸和水包裹在其中，因此膠體電解液在靜止不動時呈固體狀。當受到一定的剪切力時，其三維網(wǎng)狀結構迅速解體，膠體電解液呈水溶液狀。近年來，國內(nèi)膠體電池廠家越來越多，但其質(zhì)量參差不齊，膠體電解液仍存在長期使用后水化分層、電阻大、壽命短等缺點。

針對顆粒在電解液中聚集沉淀，膠體電解液在長期使用后水化分層等不足，我們提供一種不易水化分層、電解液體系穩(wěn)定、壽命長、成本低、使用性能好的膠體電解液制備方法，即采用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機對膠體溶液進行均勻細化處理，較大或團聚的顆粒得以分散，從而提高膠體電解液的穩(wěn)定性。  

1. TRILOS超高壓納米均質(zhì)機介紹：

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機采用高壓噴射原理，能夠在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大的剪切力，碰撞力，氣穴力，從而將大量能量集中作用于物料，使物料的成分以完全的均質(zhì)的狀態(tài)存在，能夠大幅提升效率。通過調(diào)控均質(zhì)機來達到理想的粒徑分布效果，且不會產(chǎn)生金屬材料污染，可實現(xiàn)實驗研發(fā)到大生產(chǎn)的線形放大，為高價值材料提供可靠的技術方案。

TRILOS超高壓納米均質(zhì)機不堵不漏，采用10寸工業(yè)觸控屏，可實時監(jiān)控壓力曲線圖，最高壓力可達4000bar。

圖2 均質(zhì)機原理圖

圖3 各型號的TRILOS超高壓納米均質(zhì)機

2. 實驗過程

1） 稱量40kg去離子水，加熱到50℃, 倒入塑料容器中。將1kg羥甲基纖維素加入到塑料容器中，并攪拌10分鐘，使羥甲基纖維素充分溶解。然后將0.1kg無水硫酸鈉、0.1kg丙二醇、0.1kg乙二醇加入到溶液中攪拌溶解并冷卻至室溫。

2） 攪拌下向溶液中加入8kg白炭黑，白炭黑全部加完后用高速攪拌機對溶液進行分散， 攪拌速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間30分鐘，形成膠體狀乳白色溶液。

3） 將得到的膠體狀溶液通過TRILOS超高壓納米均質(zhì)機進行處理，均質(zhì)壓力為300bar，  得到分散細化的膠體溶液。

4） 最后向膠體溶液中緩慢加入50kg硫酸，并攪拌冷卻至室溫，制得膠體電解液。

3. 實驗結果

將以上制作的膠體電解液注入12V20Ah小密封電池，根據(jù) GB./T22199-2008 電動助力車用密封鉛酸蓄電池標準進行測試，循環(huán)壽命在450次以上，樣品使用2 年后電解液無明顯分層水化現(xiàn)象。表明用TRILOS超高壓納米均質(zhì)機可有效地提高鉛酸蓄電池膠體電解液的穩(wěn)定性和電池的循環(huán)壽命。

上海人和科學儀器有限公司

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