胶体电池与纳米硅胶体电池及其特性
胶体电池知识.
胶体电池是由阳光发明的，正极板为管式结构，电解液为胶体状，国内公司只要舍得投资也能做好胶体电池，但由于市场上的恶性竞争，少数公司滥竽充数，弄虚作假，损坏了胶体电池的影响。
国内和国外在技术上的区别主要在工序标准和设备投资方面。
全球最好的胶体电池是EXIDE旗下的阳光（德国产）和Enersys旗下的Supersafe OPZV（保加利亚、法国和德国产）（Enersys2002年收购英国霍克HAWKER）本成分还是硫酸、水和二氧化硅形成的凝胶.所以,其产生电化学作用的还是水、硫酸.其反应过程没有多大的区别,但是,在结构上的变化,可以带来很多优点中国的胶体电池,现在还都是采用AGM隔板的.早期,我写东西也不得不把中国的胶体电池打上引号,以示与德国胶体电池以区别.后来写多了,也忽略了.中国除了叫做胶体电池以外,还有很多五花八门的称呼方法.如:“铅晶电池”、“固体电池”、“硅能电池”、“矽能电池”......马赛克网友说的国内的胶体电池,在灌胶的时候,灌了一半的也有,他们自称为“半胶体电池”,下部还有普通的电解液,上部是胶体.胶体电池的优点就在于循环寿命好、耐过放电、可以长期不充足电又进行放电(AGM电池这样使用很容易发生硫化失效)、高低温性能也比AGM好些.说白了就是耐滥用一些.我说的这种平版涂膏极板的胶体电池国内制造商很少,除了我们海志,双登的产量也不小,其他就没什么大厂了.这类胶体电池成本明显要比普通电池高,一般都是行业用户才用的起.胶体电池的优点：循环寿命好、耐过放电、可以长期不充足电又进行放电、高低温性能也好。
缺点是胶体电池存在热失控现象，在北方用得要多些。
胶体电池相对普通铅酸电池价格较贵，且维护较困难，在温度较高时易产生热失控现象，不易用在南方。
电池不能放在密闭空间内，必须保持通风必须采用恒压限流充电法，浮充电压范围：13.4---13.7V/只来“固定”硫酸电解液。
它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的，但给阳极析出的氧到达阴极提供的通道是不同的，因而二种电池的性能各有千秋。
新型蓄电池 纳米硅胶体铅酸蓄电池
新型蓄电池纳米硅胶体铅酸蓄电池0 引言本文介绍了纳米硅胶体应用于铅酸蓄电池。
无机纳米硅胶体(Gelled)是一种分散体系，是物质存在的一个特殊状态，而不是一种特殊的物质。
笔者认为当前胶体铅酸蓄电池的技术原理定位不准确，是电化学热力学问题还是电化学动力学问题，若按胶体电解质铅酸蓄电池定位的技术路线，基本原理就解释不通，因其不参加成流化学反应。
正确的是用表面化学的基本原理电化学动力学的方法去解释。
无机纳米硅胶体铅酸蓄电池用纯度高的纳米气相二氧化硅(Furned SiO2)，胶体SiO2是作为纳米材料半导体掺杂、表面改性催化剂的理论来分析，若按照电化学催化理论，则SiO2作为催化剂载体，吸附催化金属粒子共同催化。
各种粒子通过各种形式的键合锚定在载体的表面，表面经过改性的纳米颗粒载体的巨大表面积和微颗粒表面掺杂电子轨道的重迭激活载体强烈影响着催化剂的活性。
而SiO2、Si(OH)、H2SiO3等在铅酸蓄电池中不按电化学热力学规律法拉第电解定律参与成流反应：双流反应中没有SiO2、H2SiO3等化合物的参加，所以它不是反应物，见反应方程式：Pb+2H2S04+PbO2==2PbSO4+2H2O。
pH值对硅溶胶的胶凝时间影响最大，当硅溶胶pH值在7附近时胶凝最快，当pH值为2～4时比表面积和孔容最大，经试验也得到证实。
而在显著的酸性、碱性范围内，胶凝时间大为延长，pH=2左右时为等电点，溶胶凝胶最慢。
凝胶中若含有电解质，凝胶可以导电，参与半导体电子与电解液的电荷的传递作用。
当凝胶度很大时，离子迁移速度减小，电导值将下降。
1 纳米硅胶体在铅蓄电池制造中的应用目前国内外毫无例外的采用纳米气相SiO2(Fureed SiO2)俗称白炭黑，用其制作的胶体铅酸蓄电池性能优良，主要是气相二氧化硅纯净度好，颗粒度也很容易调整，所以活性好。
经过具体试验，用常规的VRLA蓄电池的结构，用普通的AGM玻璃纤维隔板，AGM隔板也是SiO2为主要成分与极性分子H2O水化和硫酸反应也做催化载体。
胶体的应用综述
胶体的应用综述班级：13材料化学1班姓名：金文倩学号：201310230138摘要：胶体与表面化学是研究胶体分散体系物理化学性质及界面现象的科学。
虽然原属物理化学的一个分支，但其与生产和生活实际联系之紧密和应用之广泛是化学学科中任一分支不能比拟的。
关键词：胶体界面化学分散体系应用前言：研究分散体系（除小分子分散体系以外的胶体分散体系和一般粗分散体系）和界面现象的物理化学分支学科。
胶体和表面化学的研究和应用，实际上可追溯到远古时代。
如中国史前时期陶器的制造；4000年以前巴比伦楔形文字碑文中有关油膜(不溶单分子膜)的记载；肥皂以及皂角一类天然表面活性剂（洗涤剂）的应用；毛细现象的研究等等。
但作为一种科学，直到20世纪才得到具有本身特色的迅速发展。
一、胶体1．胶体的由来及其认识的发展胶体一词，来自1861年T.格雷姆研究物质在水中扩散的论文《应用于分析的液体扩散》。
当时发现有些物质（如某些无机盐、糖和甘油等）在水中扩散很快，容易透过一些膜；而另一些物质，如蛋白质、明胶和硅胶类水合氧化物等，则扩散很慢或不扩散。
前者容易形成晶态，称为晶质；后者不易形成晶态，多呈胶态，则称为胶体。
此种分类并未说明胶体的本质，因为胶状的胶体在适当条件下可以形成晶态，而晶质也可以形成胶态。
直到20世纪初超显微镜的发明以及后来电子显微镜的应用，对胶体才逐渐有较清楚的了解。
经典的胶体体系由无数大小在10-7～10-4厘米之间的质点所组成，这种质点远大于一般经典化学所研究的分子，可以是胶状，也可以是晶质。
由这一概念出发，胶体体系的不稳定、不易扩散、渗透压很低等不同于经典分子分散体系的性质，即可得到明确解释。
在胶体体系中，胶体质点成为一个相，周围的介质为另一相。
此种质点分布于介质中的体系称为分散体系：胶体质点分散于介质中的体系即为胶体分散体系；固体质点分散于液体介质中的胶体分散体系称为溶胶，例如，三价铁盐稀溶液水解而得的氢氧化铁溶胶，还有硫化砷溶胶、硫溶胶、金溶胶等等(介质不一定必须是水)。
关于纳米硅溶胶的研究与论述
关于“纳米硅溶胶”的研究与论述巫庭生前言：百年以前，法国普兰特先生发明了硫酸电池，大大方便了世界工业革命。
可是，百年来，地球受到硫酸电池造成的环境污染也让人类很伤脑筋。
七十年代初，我在军工七五五厂，被厂里派往西北各导弹基地及矿山巡查，了解用我厂制造的碱性电池的使用情况。
在矿山，发现矿工的衣服经常被硫酸电池溢出的酸液烧焦衣服，甚至有的矿工后屁股被烧伤。
当时，出于一种无产阶级感情的激发，脑子立即萌生出一种要解决硫酸固化的念头……通过十几年的艰辛研制，终于在九二年三月四日国家科委成果办在北京隆重发布，推广发明产品LN型—“硫酸凝固剂”。
国际命名为“硅溶胶”，由于此新材料达到1—100纳米的技术范围，我们故命名为“纳米硅溶胶”。
“纳米硅溶胶”的诞生，给电池制作的厂家生产系列胶体电池提供了最佳电解质，也给硫酸电池带来了更新换代的必然，同时，也解决了百年来地球村受硫酸电池严重污染的痛苦。
用“纳米硅溶胶”制造出的胶体电池具有如下八大优点：（一）寿命长：由于胶体电池电解质属高分子结构，凝胶以后，酸液上下均匀，不易产生极板硫酸化，铅粉也不易脱落，因此，寿命比普通铅酸电池延长一倍以上。
（二）胶体电池属环保电池，其特点是充电时不易产生酸雾，不溢酸，不漏酸，不污染环境。
（三）胶体电池可以充电保存（自放电极微小），电池在库内存放二年装车即可启动，同时入库存二年后还可以100%充进电。
（四）高低温性能好，低温-40℃至高温80℃内仍能正常使用，低温-20℃电池容量仍有80%以上。
（五）可高倍率放电，大电流充放电，快速充电，同时。
胶体电池可以断路27天不损害，普通铅酸电池断路二小时即报废。
（六）胶体电池充电接受能力比普通铅酸电池快50%，最符合太阳能电池充电储存。
（七）胶体电池容量不易衰减，（其峰值比普通铅酸电池长3 倍），电动摩托车行驶8个月后，电池充电后还能保持100%充足电。
（八）防震性能好，由于胶体电池内的凝胶粘结住正负极板和隔板，使铅粉不易脱落，因此电池寿命肯定比普通铅酸电池好。
胶体蓄电池分类
胶体蓄电池分类胶体蓄电池是一种典型的新型蓄电池，它采用胶体电解质来存储和释放电能。
相比于传统的酸性蓄电池，胶体蓄电池具有更长的寿命、更高的效率和更好的性能稳定性。
根据不同的用途和特点，胶体蓄电池可以分为以下几类。
第一类是通用胶体蓄电池。
这类蓄电池被广泛应用于家庭备用电源、UPS不间断电源以及其他需要稳定可靠电源的场合。
通用胶体蓄电池具有高能量密度、低自放电率和长循环寿命等特点，适合长时间备用使用。
第二类是太阳能胶体蓄电池。
随着太阳能发电技术的发展，胶体蓄电池作为太阳能系统的重要组成部分发挥着重要的作用。
太阳能胶体蓄电池具有优异的充放电性能，能够有效存储和释放太阳能发电所产生的电能，可以为户外照明、农村电力供应等提供可靠的电源支持。
第三类是电动车胶体蓄电池。
随着电动车市场的蓬勃发展，胶体蓄电池也成为电动车的重要动力来源之一。
电动车胶体蓄电池具有高能量密度和高充放电效率的特点，能够提供持久而稳定的动力输出，满足电动车长时间高强度的行驶需求。
第四类是特殊用途胶体蓄电池。
由于胶体蓄电池的优异性能，它还被广泛应用于特殊领域。
比如，用于航空航天领域的航天器电源，用于通信系统的基站电源，甚至用于深海潜水器电源等。
这些特殊用途胶体蓄电池具有高强度、高性能和高安全性的特点，能够在极端条件下提供可靠的电力支持。
总之，胶体蓄电池因其良好的性能和广泛的应用领域而备受青睐。
在选择胶体蓄电池时，我们需要根据具体的用途和要求，选择适合的类型。
无论是家庭备用电源、太阳能发电系统、电动车还是特殊领域的应用，都可以找到适合的胶体蓄电池来满足需求。
含纳米微晶纤维素的硫酸胶体电解质
含纳米微晶纤维素的硫酸胶体电解质石光;吴妙娟;潘珂;向力;陈红雨【摘要】以45％的硫酸为介质制备了纳米微晶纤维素(NCC),以此NCC硫酸悬浮液为添加剂,在气相纳米SiO2含量为4％不变的条件下,制备了一系列不同NCC含量的硫酸胶体电解液.TEM分析表明,NCC的直径约为70 nm、长度约为400 nm,孤立分散在尺寸约为15nm的SiO2网链结构中.对纳米SiO2/NCC/H2SO4胶体电解液进行了旋转粘度测试,结果表明添加适量的NCC能够降低胶体在较大旋转速率作用下的旋转粘度,同时增大较小旋转速率下的旋转粘度.循环伏安和交流阻抗分析表明,添加适量的NCC能减小电极的极化程度,降低电极电解液的界面电阻,提高电极的反应电流和电量,提高电极活性物质的利用效率.【期刊名称】《蓄电池》【年(卷),期】2011(048)006【总页数】6页(P243-247,256)【关键词】胶体电解液;纳米微晶纤维素;气相纳米SiO2;铅酸蓄电池【作者】石光;吴妙娟;潘珂;向力;陈红雨【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;广西天鹅蓄电池有限责任公司,广西梧州543000;广东高校储能与动力电池产学研结合示范基地,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;广西天鹅蓄电池有限责任公司,广西梧州543000;华南师范大学化学与环境学院,广东广州510006;广东高校储能与动力电池产学研结合示范基地,广东广州510006;电化学储能材料与技术教育部工程研究中心,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TM912.91 前言阀控式铅酸（VRLA）蓄电池主要采取两种形式固定电解液：一种是利用具有高孔率、高吸附能力的玻璃纤维垫（AGM）作为吸附式隔板固定电解液，为贫液式设计；另一种是采用能够在硫酸电解质体系中形成凝胶的凝胶剂固定电解液，使硫酸电解液变成胶体凝固状态，为准富液式设计。
胶体蓄电池
鼓胀分析
胶体电池的电解液是以胶状凝固在电池极群正、负极板和隔板之间，使电解液不流动，具有高温环境下循环 使用可靠性高、充电效率高、使用寿命长等优点，同时在节能、减少污染方面也具有显著的优势。
在维护实践中发现，胶体电池在安装使用约半年后，个同程度的鼓胀；安全阀处漏液非常明显，电池盖面的酸液痕迹分布基本上以安全阀为中心呈“喷射”状； 电池漏液造成电池仓仓体被锈蚀；安全阀口裂纹。
气相二氧化硅在胶体蓄电池中主要是利用其优异的增稠触变性能.胶体电解质由气相二氧化硅和一定浓度的硫 酸溶液按一定的比例配置而成，这种电解液中的硫酸和水被“存贮”在硅凝胶网络中，呈“软固态状凝胶”，静 止不动时显固态状。当电池被充电时，由于电解质中的硫酸浓度增加使之“增稠”并伴有裂隙产生，充电后期的 “电解水”反应使正极产生的氧气通过这无数的裂隙被负极所吸收，并进一步还原成水，从而实现蓄电池密封循 环反应。放电时电解质中的硫酸浓度降低使之“变稀”，又成为灌注电池前的稀胶状态。
胶体铅酸蓄电池采用凝胶状电解质，内部无游离液体存在，在同等体积下电解质容量大，热容量大，热消散 能力强，能避免一般蓄电池易产生热失控现象；电解质浓度低，对极板的腐蚀作用弱；浓度均匀，不存在电解液 分层现象。
工作原理
不论是采用玻璃纤维隔膜的阀控式密封铅蓄电池(以下简称AGM密封铅蓄电池)还是采用胶体电解液的阀控式 密封铅蓄电池(以下简称胶体密封铅蓄电池)，它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的。
一、为了缩短均充时间，避免过充引起的电池鼓胀，重新设置均浮充转换条件，把原设定电流值10mA/Ah作 为均充转换条件更改为当电流值下降到20mA/Ah时系统即自动转换为浮充运行。
二、把开关电源的温度传感器接到电池柜，使得开关电源的浮充电压能随环境温度进行调整。增加过温保护， 当温度达到40℃时系统自动转换为浮充运行，避免持续的大电流充电导致的电池鼓胀。
《胶体电池的特点》课件
科研人员正在积极研发新型材料，以改善胶体电池的性能，例如寻 找更高效的电解质和电极材料。
智能充电和放电技术
未来胶体电池可能采用智能充电和放电技术，以实现更快速、更安 全的充电和放电过程。
市场前景与竞争格局
市场需求持续增长
随着电动车、储能等领域的快速 发展，市场对胶体电池的需求持
续增长。
胶体电池适用于各种类型的设备和系统，如电动车、混合动 力车、太阳能发电系统等。
由于其高能量密度和长寿命等特点，胶体电池在许多领域都 有广泛的应用前景。
03 胶体电池的缺点
制造成本高
胶体电池的制造成本相对较高， 主要是由于其生产工艺较为复杂 ，需要使用特殊的原材料和设备
。
高成本导致了胶体电池的价格较 高，对于一些价格敏感型的消费
对充电设备要求高
由于胶体电池的充电特性与普通电池 有所不同，因此需要使用特定的充电 设备进行充电。
此外，胶体电池对充电电压和电流的 要求也较高，如果充电设备的输出电 压或电流不稳定，可能会对电池造成 损害。
如果使用不合适的充电设备进行充电 ，可能会导致电池损坏或性能下降。
04 胶体电池的应用场景
《胶体电池的特点》ppt课件
目 录
• 胶体电池概述 • 胶体电池的优点 • 胶体电池的缺点 • 胶体电池的应用场景 • 胶体电池的发展趋势与未来展望
01 胶体电池概述
定义与分类
定义
胶体电池是一种铅酸蓄电池，其 电解液为胶体状态，具有较高的 能量密度和稳定性。
分类
根据应用领域和用途，胶体电池 可分为动力型、起动型、储能型 等不同类型。
例如，无人机、船舶、铁路等交通工具 ，以及通讯、电力、军事等领域也都采
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胶体电池与纳米硅胶体电池及其特性铅酸蓄电池的发明至今已有一百多年的历史，因其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点使其在化学电源中一直占有绝对优势。
到20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，提高了能量密度、循环寿命、高倍率放电等性能。
然而，开口式铅酸蓄电池有两个主要缺点：1、充电末期水会分解为氢、氧气体析出，需经常加酸、加水，维护工作繁重；2、气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。
胶体电池的发展克服了普通铅蓄电池的缺点。
胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。
电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。
广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。
例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。
又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。
近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到 70wh/kg 的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。
胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。
胶体蓄电池的内部主要是SiO2多孔网状结构，存在大量微小缝隙，能使电池正极产生的氧顺利的迁移到负极极板上，便于负极吸收化合；
胶体电池的性能和特点：密封结构，电液凝胶，无渗漏；充放电无酸雾、无污染，是国家大力推广应用的环保产品；容量高，与同级铅酸电池相比增加10-20%容量；充电接收能力强；自放电小，耐存放；过放电恢复性能好，大电流放电容量比铅酸电池增加30%以上；低温性能好，满足-30℃至-50℃起动电流要求；高温特性稳定，满足65℃甚至更高温环境使用要求；循环使用寿命长，可达到800-1500充放次；单位容量工业成本低于铅酸电池，经济效益高。
纳米硅胶体电池生产使用过程不会产生腐蚀性气体，实现了制造过程、使用过程均无污染。
该电池在比能量、接受大电流放电与充电（实现快充）、回充性能、耐高、低温、使用寿命长等性能，均大大优于传统的铅酸蓄电池。
尤其在电动汽车用动力电池、太阳能储能电池、UPS户外应急电源等领域其优越的性能突出。
电解质凝胶，无渗漏；充放电无气体析出、无酸雾、水分析出几乎为）0，对环境无污染（对防爆、井下电机车的安全使用其优越性能更为突出），不含“鎘”，出口无限制是国家大力推广应用的环保产品。
纳米硅胶体电池特性：
（1 ）绿色环保: 生产和使用过程气体析出量接近“0”，全密封，无电解液泄漏，无污染。
（2 ）长寿命: 在25±5°C环境、电池循环寿命大于1000次；深充放循环寿命大于800次。
（3 ）耐高、低温：+65°C正常使用，-40°C低温环境下，放电容量仍可高达电池初始容量的80%以上。
室外充电实测为-30°环境下，充电容量达80%以上，是传统铅酸电池和锂电池不能实现的。
（4 ）大电流充放电和小电流浮充性能优越：与纳米硅胶体电池充电设备配套产品正确使用，可实现大电流充放电，大幅提高电池充电接受能力；
降低温升及保证电池的循环使用寿命，同时可接受长时间微电流充电和长时间放电，在没有完全充电情况下，可进行放电并不对电池构成损坏等（详见具体充电器产品介绍）
（5 ）容量恢复性能强：深度放电后回充性能保证，甚至在放电后未及时补充电情况下，容量仍能100%得到回充。
（6 ）自放电率极低：常温下，日自放电率小于0.17%。
电池3个月内，只需要刷新充电，故长途运输，电池不会受影响。
使用时补充电即可。
（7）免维护：在40°±2°C环境下，水损耗仅为0.025g/Ah远远低于国家标准的3g/Ah、大延长电池的寿命，真正做到免维护。
（8 ）内阻小：电池采用紧装配，内阻极小，使其具有优良的充电接受能力和高倍率放电性能。
较传统的铅酸电池充电时间短。
（9 ）无流动性的胶体电解液：使电解质在电池内部不产生分层现象。
提高了电池寿命。
（10）高精确度的酸控制：有效保护了正极板并极大提高电池寿命。
（11）无需平行充电：特别适合于太阳能，风能等充电方式。
（12）高比能量：与等同容量的传统阀控式铝酸蓄电池比较，重量约轻20%。
胶体电池的使用不仅可以提高电能的利用率，增加电池的使用寿命，而且可以减少环境污染。