膠體鉛酸蓄電池的性能優于閥控密封鉛酸蓄電池,膠體鉛酸蓄電池具有使用性能穩定,可靠性高,使用壽命長,對環境溫度的適應能力(高、低溫)強,承受長時間放電能力、循環放電能力、深度放電及大電流放電能力強,有過充電及過放電自我保護等優點。
用于電動自行車的國產膠體鉛酸蓄電池是在AGM隔板中通過真空灌注,把硅膠和硫酸溶液灌到蓄電池正、負極板之間。膠體鉛酸蓄電池在使用初期無法進行氧循環,這是因為膠體把正、負極板都包圍起來了,正極板上面產生的氧氣無法擴散到負極板,無法實現與負極板上的活性物質鉛還原,只能由排氣閥排出,與富液式蓄電池一致。
膠體鉛酸蓄電池使用一段時間后膠體開始干裂和收縮,產生裂縫,氧氣通過裂縫直接到負極板進行氧循環。排氣閥就不再經常開啟,膠體鉛酸蓄電池接近于密封工作,失水很少。所以針對電動自行車蓄電池主要失效是失水機理,采用膠體鉛酸蓄電池可獲得非常好的效果。膠體電解質是通過在電解液中加入凝膠劑將硫酸電解液凝固成膠狀物質,通常膠體電解液中還加有膠體穩定劑和增容劑,有些膠體配方中還加有延緩膠體凝固和延緩劑,以便于膠體加注。
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氣相二氧化硅
膠體蓄電池凝膠劑為氣相二氧化硅,氣相法二氧化硅是一種高純度白色無味的納米粉體材料,具有增稠、抗結塊、控制體系流變和觸變等作用,除傳統的應用外,近幾年在膠體蓄電池中得到了廣泛的應用。
氣相法二氧化硅是硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解生成的納米級白色粉末,俗稱氣相法白碳黑,它是一種無定形二氧化硅產品,原生粒徑在7~40nm 之間,聚集體粒徑約為200—500納米,比表面積100~400m2/g,純度高,SiO2含量不小于99.8%。表面未處理的氣相二氧化硅聚集體是含有多種硅羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合硅羥基。表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個-OH的集合體,它們在液體體系中極易形成均勻的三維網狀結構(氫鍵)。這種三維網狀結構(氫鍵)有外力(剪切力、電場力等)時會破壞,介質變稀,粘度下降,外力一旦消失,三維結構(氫鍵)會自行恢復,粘度上升,即這種觸變性是可逆的。
氣相二氧化硅在膠體蓄電池中主要是利用其優異的增稠觸變性能. 膠體電解質由氣相二氧化硅和一定濃度的硫酸溶液按一定的比例配置而成,這種電解液中的硫酸和水被“存貯”在硅凝膠網絡中,呈“軟固態狀凝膠”,靜止不動時顯固態狀。當電池被充電時,由于電解質中的硫酸濃度增加使之“增稠”并伴有裂隙產生,充電后期的“電解水”反應使正極產生的氧氣通過這無數的裂隙被負極所吸收,并進一步還原成水,從而實現蓄電池密封循環反應。放電時電解質中的硫酸濃度降低使之“變稀”,又成為灌注電池前的稀膠狀態。因此,膠體電池具有“免維護” 的作用。 國內外基本采用氣相法二氧化硅是德固賽公司AEROSIL 200。