新基建,新材料的新機遇——氣相二氧化矽在新能源膠體電池行業的應用

   近年來，隨著國家大力推行環保節能，新能源汽車迎來爆發增長機遇。據相關機構市場統計，早在2018年，我國新能源汽車銷量已突破100萬輛。

（我國新能源汽車市場發展情況）

新能源汽車發展的核心推動力在於電池技術發展。膠體電池是在傳統的鉛酸蓄電池基礎上發展起來的一種新型電池，又稱「免維護蓄電池」。膠體電池因其具有充電時酸霧量少，能抑制活性物質脫落和極板硫酸鹽化，自放電率小，大電流放電能力好，有良好的使用可靠性，功率密度大，充電接受能力強等優勢從而成為未來蓄電池的發展方向，廣泛應用在電動自行車、軍事、通訊等領域。

（膠體蓄電池）

膠體電池的核心技術是制膠工藝。在氣相法白炭黑出現之前，人們在研究膠體電池的過程中，使用的是「矽溶膠」，由於其比表面積小導致凝膠作用弱，並且雜質含量高，經過多次充放電後，電解質出現明顯的水花分層現象，大大降低了電池的性能和使用的水化分層現場。因此，在相當長的時間內，膠體電池的研究工作一直處於「徘徊不前」的停滯狀態，沒有實質性的進展。

直到這種納米新材料——氣相二氧化矽的出現，阻礙膠體電池發展的最大技術瓶頸才得到改善。

（氣相二氧化矽）

氣相二氧化矽（俗稱：氣相二氧化矽）是一種白色無味的超細粉體材料，具有增稠、防結塊、控制體系流變和觸變等作用。除傳統的應用外，氣相法白炭黑在膠體電池中也得到了廣泛的應用。

氣相二氧化矽（氣相法白炭黑）在膠體電解質中藉助其「增稠」作用使體系形成穩定的「網絡」，該網絡具有「觸變性」，能「張」能「馳」，富有「彈性」，「稠」而不「粘」，充電後變稠，放電後變稀。這種增稠觸變性極大提升了膠體在反應過程中的性能。與此同時，氣相法白炭黑粒子的大小對其「增稠」作用影響較大，往往是粒子細則增稠作用好，粒子粗則增稠作用下降。比較面積較小的氣相法白炭黑增稠作用不明顯，形成的網絡不穩固，會出現水化分層的缺陷；比表面積太大的氣相法白炭黑增稠效果過於顯著，會縮短凝膠時間，形成的膠體電解質網絡過於「緻密」，則不利於電解質與氣體的擴散和遷移。因此，工業上通常使用比表面積為200㎡/g的氣相法白炭黑比較適宜。

（在電鏡下氣相二氧化矽呈現的穩定的三維網狀結構）

湖北匯富納米生產的比表面積為200㎡/g的親水型HL-200氣相二氧化矽目前在膠體電池中已得到大量應用。

在製備膠體電解質的過程中，還需要加入一些膠體穩定劑，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、聚丙烯醯胺等，它們和氣相法白炭黑能夠起到「協同作用」，從而有助於改變膠體粒子的表面帶電狀態，阻止膠體聚集，延緩凝膠過快，對膠體電解質體系起到穩定的作用。

（匯富納米氣相二氧化矽系列產品）

     隨著國家新能源產業的大力發展，膠體電池具有很大的發展空間，蘊藏著巨大的潛力。隨著開發工作的進一步深入，技術水平的逐漸提高，生產工藝的日漸成熟，預計膠體電池將得到更大發展。氣相法白炭黑在膠體電池的深入應用也將推動膠體電池的推廣和普及。