近年来,随着国家大力推行环保节能,新能源汽车迎来爆发增长机遇。据相关机构市场统计,早在2018年,我国新能源汽车销量已突破100万辆。
(我国新能源汽车行业发展状况)
新能源汽车发展的核心推动力在于电池技术发展。胶体电池是在传统的铅酸蓄电池基础上发展起来的一种新型电池,又称“免维护蓄电池”。胶体电池因其具有充电时酸雾量少,能抑制活性物质脱落和极板硫酸盐化,自放电率小,大电流放电能力好,有良好的使用可靠性,功率密度大,充电接受能力强等优势从而成为未来蓄电池的发展方向,广泛应用在电动自行车、军事、通讯等领域。
(胶体蓄电池)
胶体电池的核心技术是制胶工艺。在气相法白炭黑出现之前,人们在研究胶体电池的过程中,使用的是“硅溶胶”,由于其比表面积小导致凝胶作用弱,并且杂质含量高,经过多次充放电后,电解质出现明显的水花分层现象,大大降低了电池的性能和使用的水化分层现场。因此,在相当长的时间内,胶体电池的研究工作一直处于“徘徊不前”的停滞状态,没有实质性的进展。直到气相二氧化硅这种纳米材料的出现,阻碍胶体电池发展的最大技术瓶颈才得到改善。
气相二氧化硅(俗称:气相二氧化硅)是一种白色无味的超细粉体材料,具有增稠、防结块、控制体系流变和触变等作用。除传统的应用外,气相法白炭黑在胶体电池中也得到了广泛的应用。
(气相二氧化硅)
气相法白炭黑(气相二氧化硅)在胶体电解质中借助其“增稠”作用使体系形成稳定的“网络”,该网络具有“触变性”,能“张”能“驰”,富有“弹性”,“稠”而不“粘”,充电后变稠,放电后变稀。这种增稠触变性极大提升了胶体在反应过程中的性能。与此同时,气相法白炭黑粒子的大小对其“增稠”作用影响较大,往往是粒子细则增稠作用好,粒子粗则增稠作用下降。比较面积较小的气相法白炭黑增稠作用不明显,形成的网络不稳固,会出现水化分层的缺陷;比表面积太大的气相法白炭黑增稠效果过于显著,会缩短凝胶时间,形成的胶体电解质网络过于“致密”,则不利于电解质与气体的扩散和迁移。因此,工业上通常使用比表面积为200㎡/g的气相法白炭黑比较适宜。国内主要气相法白炭黑厂家诸如湖北汇富纳米材料股份有限公司生产的气相二氧化硅产品在胶体电池领域已得到广泛应用。
(在电镜下气相二氧化硅呈现稳定的三维网状结构)
(湖北汇富纳米材料股份有限公司)
在制备胶体电解质的过程中,还需要加入一些胶体稳定剂,通常是一些水溶性的高分子材料,如聚乙烯醇、糊精、甘油、聚乙二醇、聚丙烯酰胺等,它们和气相法白炭黑能够起到“协同作用”,从而有助于改变胶体粒子的表面带电状态,阻止胶体聚集,延缓凝胶过快,对胶体电解质体系起到稳定的作用。
(汇富纳米气相二氧化硅系列产品)
随着国家新能源产业的大力发展,胶体电池具有很大的发展空间,蕴藏着巨大的潜力。随着开发工作的进一步深入,技术水平的逐渐提高,生产工艺的日渐成熟,预计胶体电池将得到更大发展。气相法白炭黑在胶体电池的深入应用也将推动胶体电池的推广和普及。