專利名稱：閥控鉛酸蓄電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及閥控鉛酸蓄電池，并且特別是涉及電池蓋的結構。
背景技術：
近年來，廣泛使用閥控鉛酸蓄電池(密封式鉛酸蓄電池)，其包括由保持電解質的玻璃纖維組成的隔膜和用于吸收充電時產(chǎn)生的氧氣的負極板。一般而言，這類鉛酸蓄電池包括具有多個電池的電池槽和用于覆蓋并且密封所述電池槽的開口的電池蓋。上述每個電池都容納由交替排列的正極板和負極板組成電極板組，所述正極板與負極板之間有隔膜。然后，打開并且關閉電池蓋中配置的安全閥來調(diào)節(jié)電池中的氣體壓力。
圖10是顯示了現(xiàn)有技術閥控鉛酸蓄電池中電池蓋結構的分解透視圖。如圖10中所示，在現(xiàn)有技術電池蓋40中，其上表面配置有排氣室41，而排氣室41的底部在分別相應于電池槽的電池(未顯示)的位置配置有多個排氣管42。排氣室41和每個電池通過每個排氣管42彼此連通。排氣管42配置有用作安全閥的帽形橡膠閥43。
為了當將電池中產(chǎn)生的氣體通過排氣管42排放到電池外部時橡膠閥43不會脫掉，在橡膠閥43上方布置用來覆蓋排氣室41的開口的頂板45。在圖10中，拆開了橡膠閥43和頂板45。但是，在由點劃線表示的位置關系下，橡膠閥43安裝在排氣管42上，同時將頂板45與電池蓋40連接。
當電池中的氣體壓力在預定范圍內(nèi)時，橡膠閥43關閉排氣管42。因此，使配置有電池蓋40的鉛酸蓄電池的電池內(nèi)部維持密封狀態(tài)，并因此防止大氣中的氧氣進入電池。當產(chǎn)生的氣體的量增加并且電池內(nèi)的壓力上升時，橡膠閥43從排氣管42的上端升起從而打開密封。由此，電池中的氣體通過在升起的橡膠閥43與排氣管42之間形成的間隙釋放到外面。
此處，因為排氣管42配置在排氣室41內(nèi)，所以需要按照應該保證排氣管42的高度的方式來設計電池蓋40。因此，電池蓋40高度的降低是受限的，并且鉛酸蓄電池尺寸的減小也因此受限。
相反，例如專利文獻1公開了使用允許高度降低的電池蓋的閥控鉛酸蓄電池。圖11是顯示了這種閥控鉛酸蓄電池的電池蓋的結構的分解透視圖。
在電池蓋50中，它的上表面配置有排氣室51，而排氣室51的底部在分別相應于電池槽的電池(未顯示)的位置提供有多個排氣孔52。排氣室51和每個電池通過每個排氣孔52彼此連通。布置由橡膠板組成的閥體53使得閥體53與排氣室51的底部接觸，由此覆蓋排氣孔52。
此外，在閥體53上布置在厚度方向可變形的彈性片54，同時將用來覆蓋排氣室51的開口的頂板55布置在片54上并且將頂板55與電池蓋50連接。從而，閥體53用作安全閥。
如此處所述，專利文獻1中建議的電池蓋50具有這樣的結構提供于排氣室51底部的排氣孔52由板狀的閥體覆蓋，并且排氣室51沒有圖10中所示的允許電池蓋50高度降低的排氣管。
同時，在現(xiàn)有技術閥控鉛酸蓄電池的制造過程中，把包括正極板、負極板和隔膜的電極板組容納在電池槽的每個電池中。將電池蓋與電池槽相連，然后通過電池蓋的排氣管或排氣孔注入作為電解質的硫酸。
然而，當如上所述排氣管或排氣孔還用作注射口時，電解質可能在注射時粘附在排氣室的排氣管周圍或者排氣室底部的排氣孔周圍。那么，當電解質粘附在排氣管周圍或者排氣孔周圍時，可能降低鉛酸蓄電池中的密封性能。此外，因為安全閥由橡膠組成，所以含有硫酸的電解質的粘附容易使安全閥劣化。結果，安全閥的開閥壓力和關閉壓力變得不正常，從而安全閥不能正常操作。
如果開閥壓力異常上升，鉛酸蓄電池的內(nèi)壓將異常上升從而在鉛酸蓄電池內(nèi)引起變形。另一方面，如果閉閥壓力異常降低，將損害鉛酸蓄電池的密封性能從而引起組成電極板組的負極板的氧化，以及引起電解質散逸出鉛酸蓄電池外。
這種現(xiàn)象使鉛酸蓄電池的容量迅速降低。因此，為了能夠保持鉛酸蓄電池的可靠性，在注射時需要小心，從而使電解質不粘附在排氣管或排氣孔的周圍。
相反，在圖10所示橡膠閥43安裝在排氣管42上的現(xiàn)有技術鉛酸蓄電池中，因為排氣管42從排氣室41的底部突出，所以粘附到排氣管42的電解質由于重力從排氣管42的側面部分移動到排氣管42的基部或者排氣室41的底部。因此，電解質的粘附對安全閥操作的影響相對較小。
然而，在如圖11所示由閥體53覆蓋存在排氣室51底部的排氣孔52的現(xiàn)有技術鉛酸蓄電池中，粘附在排氣孔52周圍的電解質趨于保持完整，電解質的粘附對安全閥的操作帶來較大的影響，并因此對保持鉛酸蓄電池的可靠性帶來困難。
專利文獻1日本特開第Sho 62-147652號發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題因此為了解決現(xiàn)有技術中的上述問題，本發(fā)明的目的是提供高度可靠的閥控鉛酸蓄電池，其具有允許高度降低的結構，從而實現(xiàn)尺寸減小并且可以抑制電解質粘附在電池蓋的排氣孔的周圍。
解決問題的方法為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種閥控鉛酸蓄電池，其包括電極板組，該電極板組包括正極板、負極板、分別布置在正極板與負極板之間的隔膜、以及電解質；電池槽，該電池槽包括開口和多個各自容納電極板組的電池；以及安裝在開口上方的電池蓋；其中電池蓋包括排氣室和注射室，排氣室包括提供于排氣室的底部并與所述電池連通的排氣孔；與排氣室的底部接觸并覆蓋排氣孔的板狀閥體；具有彈性并且布置在閥體上的片；以及固定到電池蓋并覆蓋所述片的頂板；并且注射室包括提供于注射室的底部并與所述電池連通的注射孔；以及用來堵塞所述注射孔的栓體。
根據(jù)這種結構，在電池蓋中，分別提供了具有注射孔的注射室和具有排氣孔的排氣室。這樣，當將電解質注入注射室的注射孔內(nèi)時，防止了電解質粘附到排氣室的排氣孔周圍，從而保證了配置在排氣室中的安全閥正常發(fā)揮作用。此外，因為排氣室的底部中的排氣孔由板狀閥體(用作安全閥)覆蓋，所以可以更可靠地降低電池蓋的高度，并且可以更可靠地降低鉛酸蓄電池的尺寸。
優(yōu)選地，所述片由具有連續(xù)泡沫的海綿體組成。
優(yōu)選地，向閥體的與排氣室的底部接觸的表面涂敷油。
此外，注射孔優(yōu)選具有用來將注射室與電池連通的空心管。
此外，在本發(fā)明的鉛酸蓄電池中，優(yōu)選地相應于所述多個電池布置多個注射室，而栓體由用來整體覆蓋多個注射室的單一部件組成。
本發(fā)明的作用根據(jù)本發(fā)明的鉛酸蓄電池，在電池蓋中分別提供具有注射孔的注射室和具有排氣孔的排氣室。因此，當將電解質注入注射室的注射孔內(nèi)時，防止了電解質粘附到排氣室中的排氣孔及其周圍，從而保證了配置于排氣室中的安全閥正常發(fā)揮作用。此外，因為排氣室底部的排氣孔由板狀閥體(用作安全閥)覆蓋，所以可以更可靠地降低電池蓋的高度，并且可以更可靠地減小鉛酸蓄電池的尺寸。也就是說，根據(jù)本發(fā)明，更可靠地提供了同時實現(xiàn)尺寸減小和可靠性改善的鉛酸蓄電池。


圖1是本發(fā)明閥控鉛酸蓄電池的實施方案的透視圖。
圖2是圖1中所示的鉛酸蓄電池1的電池槽2的俯視圖(即在除去電池蓋3的狀態(tài)下沿箭頭X所示的方向觀察圖1的鉛酸蓄電池1)。
圖3是圖1中所示鉛酸蓄電池1的電池蓋3的分解透視圖。
圖4是圖3中所示電池蓋3的排氣室11的主要部分的剖視圖(即沿著圖3中A-A線獲取的剖視圖)。
圖5是顯示圖3中所示電池蓋3的主要部分的俯視圖(即在除去閥體13、片14、頂板15和栓體25的狀態(tài)下沿箭頭X所示方向的圖)。
圖6是圖3中所示電池蓋3的注射室21的主要部分的剖視圖(即沿著圖3中B-B線獲取的剖視圖)。
圖7是優(yōu)選用于圖1中所示的鉛酸蓄電池1的注射容器31的剖視圖。
圖8是顯示注射容器31安裝在圖1所示鉛酸蓄電池1的注射室21上的狀態(tài)(即注射電解質的情形)的剖視圖。
圖9是顯示可以在本發(fā)明實施方案的注射孔22中配置的空心管23的變體上端部分的透視圖。
圖10是現(xiàn)有技術閥控鉛酸蓄電池的電池蓋的分解透視圖。
圖11是現(xiàn)有技術閥控鉛酸蓄電池的另一種電池蓋的分解透視圖。
圖12對比例3的閥控鉛酸蓄電池的電池蓋的分解透視圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明閥控鉛酸蓄電池的實施方案。在下面的說明書中，對于電池中使用的部件說明具體尺寸。但是，可以根據(jù)所需的電池容量或電池形狀適當?shù)卦O置這些尺寸。因此，本發(fā)明不局限于此具體實施方案。
圖1是本發(fā)明閥控鉛酸蓄電池的實施方案的透視圖。圖2是圖1中所示鉛酸蓄電池1的電池槽2的俯視圖(即在除去電池蓋3的狀態(tài)下沿箭頭X所示的方向觀察圖1的鉛酸蓄電池1)。
圖1的鉛酸蓄電池例如具有高93mm、寬87mm、長150mm的長方體形狀，并且例如具有12V的標稱電壓和6Ah的10小時率容量。
如圖2中所示，在本實施方案的鉛酸蓄電池1中，在具有六個電池5的電池槽2的開口上方安裝配置有正極接線端4a和負極接線端4b的電池蓋3，從而形成密封結構。
如圖2所示，通過用五個隔板6分隔電池槽2使電池5形成一行。每個電池5容納一個包含電解質的電極板組(末顯示)。例如由交替排列的4個正極板和5個負極板以及各自由玻璃纖維墊等組成的隔膜來構建電極板組。
所使用的正極板可以是包括傳統(tǒng)公知類型的各種類型中的一種。在一個實施例中，每個正極板由正極柵和正極活性材料層構成，所述正極柵由Pb-Ca基合金制造并且具有收集電流的電極片(tab)，所述正極活性材料層包含二氧化鉛并且由正極柵保持。
另一方面，所使用的負極板可以是包括傳統(tǒng)公知類型的各種類型中的一種。在一個實施例中，每個負極板由負極柵和負極活性材料層構成，所述負極柵由Pb-Ca基合金制造并且具有收集電流的電極片，所述負極活性材料層包含鉛并且由負極柵保持。
正極帶(strap)(未顯示)與上述電極板組中包括的上述正極板的多個電極片連接，而負極帶(未顯示)與上述電極板組中包括的上述負極板的多個電極片連接。這些正極帶和負極帶可以是傳統(tǒng)公知的。
然后，借助提供于隔板6中的通孔(未顯示)，使與一個電極板組的正極帶連接的連接體和與另一個電極板組的負極帶連接的連接體連接，從而使每兩個彼此相鄰且其間有隔板6的電極板組電學串聯(lián)?？偟膩碚f，使電池5中容納的六個電極板組電學串聯(lián)。
此外，在容納在兩個端電池5中的兩個電極板組中，在一個電極板組的負極帶中配置了負極柱(未顯示)，并且將此負極柱連接到負極接線端4b。此外，在另一個電極板組的正極帶中配置了正極柱(未顯示)，并且將此正極柱連接到正極接線端4a。
在圖2中，六個電池5排列成一行。但是，根據(jù)所需的電池電壓或電池形狀，可以適當?shù)卦O計電池5的數(shù)量和排列，以及正極接線端4a和負極接線端4b的位置。
下面說明本實施方案的鉛酸蓄電池1中的排氣室11。
圖3是圖1中所示的鉛酸蓄電池1的電池蓋3的分解透視圖。如圖3所示，在電池蓋3的上表面提供形成為縱向凹槽形狀(例如長135mm，寬15mm，深4mm)的排氣室11。在排氣室11的底部11a(即凹槽的內(nèi)底表面)中，在相應于電池槽2的六個電池5的位置成行地配置各自與電池5連通的六個排氣孔12(例如具有3mm的直徑)。
然后，將板狀閥體13布置成在圖3中用點劃線表示的位置關系下與排氣室11的底部11a接觸，并因此覆蓋排氣孔12。覆蓋排氣孔12的閥體13用作安全閥。
為了與排氣室11的底部11a緊密接觸并因此在電池5中實現(xiàn)氣密性，需要提供具有適當硬度和柔韌性的閥體13。
因此，閥體13由具有適當硬度和柔韌性的許多種材料中的一種制成。例如，可以使用合成橡膠如苯乙烯-丁二烯橡膠或者氯丁橡膠。特別地，優(yōu)選使用按照國際橡膠硬度(IRHD)具有60-65度硬度的氯丁橡膠。
下面說明閥體13的功能。
當在電池1充電時電池5的內(nèi)壓增加時，具有柔韌性的閥體13向上彈性變形并因此形成間隙，即閥體13與排氣室11的底部11a之間的排氣路徑。由此，通過排氣室11(開閥操作)將電池5中的氣體排出到外面。將此時電池5的內(nèi)壓稱作開閥壓力。
然后，當已經(jīng)排出電池5中的氣體，從而已經(jīng)降低了電池5的內(nèi)壓時，閥體13恢復到最初的板狀并因此再次與底部11a緊密接觸。結果，關閉排氣路徑從而恢復了電池5的氣密性(閉閥操作)。將此時電池5的內(nèi)壓稱作閉閥壓力。
圖4是圖3中所示的電池蓋3的排氣室11的主要部分的剖視圖(即沿著圖3中A-A線獲取的剖視圖)。這里，省略了電池5中容納的電極板組。
如圖3和圖4中所示，在閥體13上覆蓋并布置具有彈性的片14。此外，在片14上布置頂板15。頂板15覆蓋排氣室11的開口，并與電池蓋3相連。此處，閥體13和片14可以簡單地疊置在一起，或者可以彼此粘結并因此一體化。
如圖4所示，在排氣室11中布置具有彈性的片14，片14處于被頂板15向下擠壓并因此在厚度方向被壓縮的狀態(tài)。片14的彈力又使閥體13再被擠壓并因此與排氣室11的底部11a緊密接觸。
當這種擠壓力增加時，開閥壓力和閉閥壓力上升。當這種擠壓力降低時，開閥壓力和閉閥壓力下降。因此，通過調(diào)節(jié)片14擠壓閥體13的擠壓力，可以適當設置安全閥的開閥壓力和閉閥壓力。通過調(diào)節(jié)例如片14的楊氏模量和厚度以及壓縮時厚度減小的量，可以適當?shù)卮_定擠壓力。此外，還可以通過改變閥體13的厚度、硬度和柔韌性等來調(diào)節(jié)開閥壓力和閉閥壓力。
對于構建片14的材料，因為在鉛酸蓄電池1的使用過程中開閥壓力和閉閥壓力需要是穩(wěn)定的，所以優(yōu)選使用能夠維持擠壓力的材料，即能夠實現(xiàn)具有良好的壓縮恢復性的片14的材料。
例如，優(yōu)選使用具有連續(xù)泡沫的海綿體。例如，可以適當?shù)厥褂镁哂?0％孔隙率的乙烯-丙烯-二烯(EPDM)的亞甲基共聚物或者合成橡膠例如氯丁橡膠。
這種具有連續(xù)泡沫的海綿體具有良好的壓縮恢復性。因此，在使用由海綿體組成的片14的情況下，在鉛酸蓄電池1充電時，當電池5中的氣體壓力由于電池5中產(chǎn)生的氣體而上升時，氣體通過排氣孔12排放到排氣室11，在此之后立即關閉排氣孔12。
此外，從排氣孔12排放的氣體透過海綿體。因此，氣體從排氣室11迅速釋放。
當電池5進入減壓狀態(tài)時，閥體13的與排氣孔12相對的部分被吸向電池5。在那時，如果片14沒有向下擠壓閥體13，可能在閥體13中產(chǎn)生起皺現(xiàn)象。這可能降低閥體13與排氣室11的底部11a的緊密接觸，或者阻止相鄰排氣孔12之間的可靠密封。
但是，根據(jù)本實施方案，因為片14向下擠壓閥體13，所以抑制了起皺現(xiàn)象在閥體13中的發(fā)生。
在本實施方案中，優(yōu)選向閥體13的與排氣室11的底部11a接觸的接觸表面涂敷油如硅油。油在排氣室11的底部11a與閥體13之間涂鋪并封閉，因此提高了氣密性。
此外，油的涂敷抑制了閥體13向底部11a的粘附。這就穩(wěn)定了開閥壓力和閉閥壓力，并因此進一步提高了安全閥功能的可靠性。
布置在片14上的頂板15以圖3中點劃線表示的位置關系覆蓋排氣室11的開口，并且將頂板15固定到電池蓋3上。更具體地說，在構成排氣室11的凹槽的周圍提供臺階11b，并且使頂板15的周圍與所述臺階11b連接，從而使頂板15與電池蓋3連接。
此處，因為從電池5排出的氣體停留在排氣室11中，所以通過超聲波焊接等使在頂板15的周圍提供的多個突出(末顯示)與上述臺階11b連接。借此，將頂板15通過那些突出固定到電池蓋3，而在電池蓋3與頂板15之間存在未連接的部分16。因此，通過未連接的部分16，將從電池5排放到排氣室11的氣體從排氣室11排放到外面。
在本實施方案中，閥體13和片14具有基本相同的面積，而頂板15具有大于閥體13和片14的面積。因此，當將閥體13、片14和頂板15疊置在一起時，露出頂板15的所有周圍。然后，如上所述使頂板15的所述周圍與排氣室11的臺階11b連接，從而將頂板15連接到電池蓋3。
此處，在頂板15與電池蓋3連接的情況下，構成排氣室11的凹槽的深度(圖4中的Y)與閥體13、片14和頂板15的厚度的總和基本相同。在此情況下，在厚度方向壓縮片14是優(yōu)選的。片14的彈力使得閥體13與底部11a緊密接觸，并因此提高了排氣孔12的氣密性。此外，如圖4所示，每個排氣孔12具有從排氣室11的底部11a向電池5延伸的管狀部分12a。
接下來，下面說明電池蓋3的注射室21。
如圖3中所示，在電池蓋3的上表面中，對應于六個電池5成行提供六個注射室21。
圖5是顯示圖3中所示的電池蓋3的主要部分的俯視圖(即在除去閥體13、片14、頂板15和栓體25的狀態(tài)下，沿箭頭X所示的方向的圖)。圖6是圖3中所示的電池蓋3的注射室21的主要部分的剖視圖(即沿圖3中B-B線獲取的剖視圖)。在圖6中，省略了電池5中容納的電極板組。
如圖5和6所示，在每個注射室21的底部，提供了與電池5連通并用來將電解質注入電池5的注射孔22。如圖3和4所示，由單一栓體25整體覆蓋六個注射室21，從而關閉注射孔22。
對應于六個注射室21可以分別配置六個栓體。但是，從減少組件數(shù)量和加工時間的角度，由單一栓體25整體覆蓋六個注射室的上述結構是優(yōu)選的。這里，可能只提供一個注射室，但是這一個注射室可以配置有對應于六個電池成行形成的六個注射孔。
栓體25優(yōu)選由合成橡膠組成。當把由合成橡膠組成的栓體25擠壓進注射室21時，改善了栓體25與注射室21之間的緊密接觸。栓體25以一體化的方式包括六個圓柱形部分25a和連接這些圓柱形部分25a的帶狀部分25b，每個圓柱形部分25a為了裝配到每個注射室21中而形成并因此密封注射室21。即，把栓體25作為單一部件來構造。
如上所述，在本實施方案的電池蓋3中，分別提供具有排氣孔12的排氣室11和各自具有注射孔22的注射室21。因此，在注射電解質的時候，防止了電解質粘附到排氣室11底部表面的排氣孔12及其周圍。這就穩(wěn)定了安全閥的操作，并因此提高了鉛酸蓄電池1的可靠性。
此外，在使用板狀閥體13覆蓋排氣孔12的電池蓋3的本實施方案的鉛酸蓄電池1中，可以降低電池蓋的高度尺寸，從而與使用在排氣管上安裝帽形橡膠閥的電池蓋的現(xiàn)有技術鉛酸蓄電池相比更容易實現(xiàn)尺寸降低。
下面更詳細地說明本實施方案的注射室21。
在每個注射孔22的內(nèi)部，配置了空心管23，其一端向注射室21開口并且其另一端向電池5開口。以從注射室21的內(nèi)側壁向注射孔22側突出的方式提供支撐部分24。支撐部分24支撐并固定空心管23。即，將空心管23布置成不與注射孔22的內(nèi)側壁接觸。
結果，在注射孔22中，空心管23的外部和內(nèi)部保證了兩條路徑，從而這兩條路徑在注射室21與電池5之間建立連通。
此處，說明了將電解質注入使用上述電池蓋3的本實施方案的鉛酸蓄電池1中的過程。
在注射過程中，使用了圖7所示的注射容器31。圖7是優(yōu)選用于圖1所示的鉛酸蓄電池1的注射容器31的剖視圖。在注射容器31中，將六個各自在頂端具有開口34a的子容器33成行布置并一體化子容器，使得開口34a在與注射室21相應的相同方向上排列。子容器33例如由具有耐酸性的合成樹脂如聚丙烯組成。子容器33容納將要注入電池5的電解質32。此外，每個子容器33的開口34a通過由具有耐酸性的樹脂膜組成的片狀元件34b等密封。
此處，圖8顯示了把注射容器31中的電解質32注入電池5中的情形。圖8是顯示圖1所示鉛酸蓄電池1的注射室21上安裝了注射容器31的情況(即注射電解質的情形)的剖視圖。該圖對應于圖3所示的電池蓋3的注射室21的主要部分的剖視圖(即沿圖3中B-B線獲取的剖視圖)。
將注射容器31以開口34a(位于子容器33的頂端并由片狀元件34b密封)分別對應注射孔22的方式放置在注射室21上。
此時，通過空心管23的注射室21側的尖端刺破片狀元件34b，使得子容器33的頂端打開。然后，通過空心管23的內(nèi)部(圖8中箭頭P所示的路徑)將子容器33中的電解質32注入電池5。
此處，為了通過空心管23的尖端能夠容易地刺破片狀元件34b，如圖6中所示傾斜空心管23注射室21側的尖端。
注射后，將栓體25連到注射室21從而關閉注射孔22。
此外，在本實施方案中，分別在每個空心管23的外表面與每個注射孔22的內(nèi)表面之間形成的每個空間部分構成使電池5與注射室21連通的路徑(參見圖6中的箭頭)。在注射時，電池5中的空氣通過這些路徑移動到注射室21，然后釋放到外面或可選地移動到子容器33中。
即，由電解質32置換電池5中的空氣(圖8中路徑Q和路徑R)，同時由空氣置換子容器33中的電解質32(圖8中路徑Q)。因此，子容器33中的電解質32快速移動到電池5中。
如果空氣和電解質32不能在電池5中彼此平穩(wěn)地置換，使得注射速度可能超過電解質32滲入電池5中的電極板組的速度，那么電解質32可能從注射室21溢到電池1的外面。此外，如果電解質32和空氣在子容器33中不能彼此平穩(wěn)地置換，那么電解質32流出子容器33的速度將極度降低，從而將必需更長的注射時間。
相比而言，根據(jù)本實施方案，如上所述在注射孔22中空心管23的內(nèi)側和外側分別形成了將注射室21與電池5連通的路徑。因此，注射時電解質32平穩(wěn)地置換了電池中的空氣。這就抑制了電解質32在注射時從注射室21溢出并且減少了注射時間。
此外，如圖9中所示，優(yōu)選地在從注射室21到電池5的每個空心管23的外表面形成溝槽23a或切口(末顯示)。圖9是顯示可以在本發(fā)明的本實施方案的注射孔22中配置的空心管23的變體的上端部分的透視圖。根據(jù)此結構，通過圖8中所示的路徑Q，空氣更平穩(wěn)地置換子容器33中的電解質32。
下面參照實施例更詳細地說明本發(fā)明。但是，本發(fā)明不局限于這些具體的實施例。
實施例實施例1在本實施例中，制造使用具有上述實施方案的圖1-6所示結構的電池蓋3的本發(fā)明的鉛酸蓄電池A(12V-6Ah)。
使用氯丁橡膠(具有0.3mm的厚度和60度的國際橡膠硬度)制造用作安全閥的板狀閥體13。從具有90％孔隙比的EPDM泡沫體(厚度2.0mm)制造片14。此外，在電池制造中把頂板15固定到電池蓋3后，在壓縮時設置片14的厚度為1.4mm。因此，在制造電池時閥體13的厚度和片14的厚度的總和為1.7mm。此外，向閥體13的與排氣室11的底部11a接觸的表面涂敷硅油。
在電極板組的制造中，通過由Pb-Ca基合金制成的正極柵保持含有二氧化鉛的正極活性材料層，從而得到每個正極板。此外，通過由Pb-Ca基合金制成的負極柵保持含有鉛的負極活性材料層，從而得到每個負極板。然后，使如上所述得到的正極板和負極板以及由玻璃纖維制成的隔膜交替地布置在一起，從而制造出每個電極板組。
此時，結合了四個正極板和五個負極板。
在電池蓋3的排氣室11上安裝閥體13、片14和頂板15。此時，通過超聲波焊接使在頂板15的周圍間斷提供的突出部分與電池蓋3的臺階11b連接，從而將頂板15固定在電池蓋3上。因為間斷地提供突出部分，所以在電池蓋3與頂板15之間存在未連接的部分16。這樣，從電池5排放到排氣室11的氣體能夠通過未連接的部分16從排氣室11排放到外面。
此后，將電池蓋3裝配到電池槽2中。然后，使用注射容器31并且根據(jù)上述方法，通過注射室21的注射孔22將用作電解質的稀硫酸(比重1.320)注入電池5中。在此情況下，注射所需的時間是20秒。在注射后，將栓體25與注射室21連接。
對比例1除了所使用的電池蓋40具有圖10的結構外，與實施例1相似地制造對比例1的鉛酸蓄電池B。
與實施例1中使用的電池蓋3相比，在電池蓋40中，其上表面配置有由8.0mm深的凹槽組成的排氣室41，而凹槽的底部配置有六個與電池相應布置并且還用作注射孔的排氣管42(高5.0mm，外徑6.0mm，內(nèi)徑3.0mm)。
在將上述電池蓋40裝配到電池槽2中后，把具有外徑2.0mm且內(nèi)徑1.5mm的尖頭部分的注射噴嘴插入每個排氣管42，從而通過注射噴嘴將與實施例1相同類型的電解質注入到每個電池中。在此情況下，注射所需的時間是40秒。當注射速度進一步增加時，電解質通過注射噴嘴外側與排氣管42之間的間隙溢出。因此，注射時間不能從所述值再降低。
此外，在完成注射后，當從排氣管42移走注射噴嘴時，已經(jīng)殘留在注射噴嘴尖端的電解質液滴粘附到排氣管42及其周圍。此處，電解質的粘附程度是較小的。
此后，把帽形橡膠閥43連接到每個排氣管42(高4.0mm，外徑7.0mm，內(nèi)徑5.5mm，頂端部分厚度1.0mm)。橡膠閥43由與實施例1的閥體13相同的材料組成。此外，向橡膠閥43的與排氣管42緊密接觸的表面涂敷硅油。通過超聲波焊接把用來覆蓋橡膠閥43的頂板45連接到電池蓋40。
此處，因為需要將帽形橡膠閥43與排氣管42連接，所以從排氣管42的基部到橡膠閥43上表面(不包括頂板45)測量的高度尺寸是排氣管42的高度5.0mm和橡膠閥43的頂端部分厚度1.0mm的總和，等于6.0mm。
對比例2除了所使用的電池蓋50具有圖11的結構外，與實施例1相似地制造對比例2的鉛酸蓄電池C。
與實施例1中使用的電池蓋3相比，電池蓋50具有不使用注射室21和栓體25的結構。因此，排氣室51中的排氣孔52還用作注射孔。排氣室51的內(nèi)部結構和實施例1的排氣室11相同。
在將上述電池蓋50裝配到電池槽2中后，把具有外徑2.0mm且內(nèi)徑1.5mm的尖頭部分的注射噴嘴插入每個排氣管52，從而通過注射噴嘴將與實施例1相同類型的電解質注入每個電池中。在此情況下，注射所需的時間是40秒。當注射速度進一步增加時，電解質通過注射噴嘴外側與排氣管52之間的間隙溢出。因此，注射時間不能從所述值再降低。
此外，在完成注射后，當從排氣管52移走注射噴嘴時，已經(jīng)殘留在注射噴嘴尖端的電解質液滴粘附到排氣管52及其周圍。排氣管52周圍的電解質的粘附程度大于排氣管42具有一定高度的對比例1的情況。
此后，將用來覆蓋排氣管52的閥體53布置成與排氣室51的底部接觸。然后，將片54布置在閥體53上。然后，在片54上布置頂板55，然后將頂板55通過超聲波焊接連接到電池蓋50上，從而獲得鉛酸蓄電池C。
對比例3除了所使用的電池蓋60具有圖12的結構外，與實施例1相似地制造對比例3的鉛酸蓄電池D。
與實施例1中使用的電池蓋3相比，電池蓋60具有圖10中所示對比例1的電池蓋40中排氣室41的內(nèi)部的結構。
首先，將帽形橡膠閥63連接到配置于排氣室61的底表面中的排氣管62。此時，向橡膠閥63的與排氣管62緊密接觸的表面涂敷硅油。通過超聲波焊接將用來覆蓋橡膠閥63的頂板65連接到電池蓋60上。
從排氣管62的基部到橡膠閥63的上表面(不包括頂板65)測量的高度尺寸是排氣管62的高度5.0mm和橡膠閥63的頂端部分厚度1.0mm的總和，等于6.0mm。
此外，根據(jù)與實施例1相同的方法，通過具有注射孔(未顯示)和空心管73的注射室71將與實施例1中相同的電解質注入電池中。在此情況下，注射所需的時間是20秒。在注射后，將栓體75連接到注射室71。
評價試驗對于實施例1和對比例1-3中所述的類型A-D的每一種，各制造3個鉛酸蓄電池。每個鉛酸蓄電池在1.2A的恒電流下充電1小時。
然后，通過下面的方法對每個鉛酸蓄電池測量安全閥的開閥壓力和閉閥壓力。在與配置有正極接線端的電池相鄰的電池(即，從正極接線端側數(shù)第二個電池)相應的電池槽的側面部分提供滲透孔?？諝鈮嚎s機借助管道與滲透孔連接。由配置在空氣壓縮機與滲透孔之間的壓力計測量內(nèi)壓。
通過空氣壓縮機增加電池的內(nèi)壓。此時，電池的內(nèi)壓表現(xiàn)出峰值。當電池的內(nèi)壓達到該峰值時，通過安全閥的開閥操作將電池中的氣體排放到外面。因此，電池的內(nèi)壓不會增加至超過峰值。將電池內(nèi)壓的峰值定為開閥壓力。
此外，在內(nèi)壓達到峰值后，停止空氣壓縮機。因為進行安全閥的開閥操作，所有通過氣體的排放降低電池的內(nèi)壓。然后，當電池的內(nèi)壓降低至達到某個值時，通過安全閥的閉閥操作停止降低電池的內(nèi)壓，并且電池的內(nèi)壓變得穩(wěn)定。將穩(wěn)定狀態(tài)中的電池的內(nèi)壓定為閉閥壓力。
結果表示在表1中。
此后，重復在2.5A恒電流下放電1小時，然后在14.4V的恒壓下在不超過2.5A的電流下將電池充電的過程來進行循環(huán)試驗。將壽命定義為放電電壓達到10.5V的時間點。
在鉛酸蓄電池A-D中，電池C具有最短的循環(huán)壽命。即，放電電壓在第425個循環(huán)時落在10.5V，從而達到壽命。因此，對于鉛酸蓄電池A-D的每一個，進行充電和放電循環(huán)試驗至第425個循環(huán)。在循環(huán)試驗后，與上述情形相似地再次測量安全閥的開閥壓力和閉閥壓力。結果顯示在表1中。
表1還顯示了相對于充電和放電循環(huán)前的開閥壓力和閉閥壓力，在充電和放電循環(huán)后開閥壓力和閉閥壓力的變化量(即，{充電和放電循環(huán)后的開閥壓力-充電和放電循環(huán)前的開閥壓力}和{充電和放電循環(huán)后的閉閥壓力-充電和放電循環(huán)前的閉閥壓力})。
表1

所有的鉛酸蓄電池A-D都表現(xiàn)出開閥壓力與重復充電和放電循環(huán)相關地上升的趨勢。實施例1的鉛酸蓄電池A在循環(huán)試驗前后的開閥壓力的增加小于對比例1-3的鉛酸蓄電池B-D。此外，鉛酸蓄電池A在相同規(guī)格的電池中開閥壓力增加的變化小于鉛酸蓄電池B-D。一般由于閥體粘附到排氣室底部引起開閥壓力的增加。但是，在鉛酸蓄電池A中觀察到的開閥壓力的增加程度不會影響電池性能。
與對比例的鉛酸蓄電池B-D相比，本發(fā)明實施例1的鉛酸蓄電池A在充電和放電循環(huán)中具有更加穩(wěn)定的開閥壓力和閉閥壓力，因此實現(xiàn)了更高的可靠性。
另一方面，在充電和放電循環(huán)早期已經(jīng)達到壽命的鉛酸蓄電池C中，與鉛酸蓄電池A、B和D相比，開閥壓力急劇上升。此外，鉛酸蓄電池C的開閥壓力和閉閥壓力具有較大的變化。這可以歸因于閥體13以電解質已經(jīng)粘附在排氣孔52周圍的狀態(tài)已經(jīng)與排氣室51的底部緊密接觸的事實。
此外，鉛酸蓄電池C在充電和放電循環(huán)前后閉閥壓力的降低大于電池A、B和D。這表明由于閉閥壓力的急劇下降在鉛酸蓄電池C中引起短的壽命。即，所述急劇下降已經(jīng)使大氣中的氧進入電池中，因而使負極板劣化。
下面說明已經(jīng)在鉛酸蓄電池C中引起閉閥壓力急劇下降的機理。
當閥體53粘附到排氣室51的底部時，開閥壓力臨時異常上升。當在此狀態(tài)下進行開閥操作時，在閥體53與排氣室52的底部分開時，降低了閥體53和排氣室51底部的分離表面的平滑性。這就損害了閥體53與排氣室51的底部的緊密接觸。
鉛酸蓄電池B和鉛酸蓄電池D的開閥壓力的增加大于鉛酸蓄電池A。此外，鉛酸蓄電池C與鉛酸蓄電池D之間開閥壓力增加的差值小于鉛酸蓄電池A與鉛酸蓄電池C之間開閥壓力增加的差值。從這點可見，當比較由板狀閥體覆蓋提供于排氣室底面中的排氣孔的結構與將帽形橡膠閥與排氣室中排氣管連接的結構時，是否與排氣室不同地單獨提供具有注射孔的注射室的差異對與重復充電和放電循環(huán)相關的開閥壓力的上升有大的影響。
在鉛酸蓄電池B和鉛酸蓄電池D中，當通過被排氣管拉伸的帽形橡膠閥的恢復力密封每個排氣管時維持氣密性。因此，橡膠閥在總是施加拉力的狀態(tài)中操作。另一方面，在鉛酸蓄電池A和鉛酸蓄電池C中，通過閥體和布置在閥體上的彈性體的擠壓力維持氣密性。因此，閥體在總是施加壓縮力的狀態(tài)中操作。預期這種對安全閥施加應力方式的差異能部分地解釋鉛酸蓄電池A與鉛酸蓄電池B和D之間安全閥的開閥壓力和閉閥壓力的不同行為。
與具有6.00mm尺寸(從排氣管的基部到橡膠閥的上表面測量的)的對比例1的鉛酸蓄電池B和對比例3的鉛酸蓄電池D相比，在總厚度(閥體和片的厚度的總和)為1.70mm的實施例1的鉛酸蓄電池A中容易實現(xiàn)電池蓋的高度降低和進而容易實現(xiàn)電池尺寸的減小。此外，當電池的高度維持在相同的值時，將實現(xiàn)的電池蓋高度的降低量(例如6.00mm-1.70mm＝4.30mm)用于電池槽高度的增加?？梢栽黾影宓母叨?，所以可以增加鉛酸蓄電池的容量。此外，因為本發(fā)明實施例1的鉛酸蓄電池A實現(xiàn)了較短的注射時間，所以提高了鉛酸蓄電池的生產(chǎn)率。
工業(yè)應用性本發(fā)明的閥控鉛酸蓄電池允許尺寸降低和更高的容量，并且具有高的可靠性。該電池適合用作各種設備例如摩托車和備用裝置等的電源。
權利要求
1.一種閥控鉛酸蓄電池，其包括電極板組，該電極板組包括正極板、負極板、分別布置在所述正極板與所述負極板之間的隔膜、以及電解質；電池槽，該電池槽包括開口和多個各自容納所述電極板組的電池；以及安裝在所述開口上方的電池蓋；其中所述電池蓋包括排氣室和注射室，所述排氣室包括提供于所述排氣室的底部并與所述電池連通的排氣孔；與所述排氣室的底部接觸并覆蓋所述排氣孔的板狀閥體；具有彈性并且布置在所述閥體上的片；以及固定到所述電池蓋并覆蓋所述片的頂板；并且所述注射室包括提供于所述注射室的底部并與所述電池連通的注射孔；以及用來堵塞所述注射孔的栓體。
2.根據(jù)權利要求1的閥控鉛酸蓄電池，其中所述片由具有連續(xù)泡沫的海綿體組成。
3.根據(jù)權利要求1的閥控鉛酸蓄電池，其中向所述閥體的與所述排氣室的底部接觸的表面涂敷油。
4.根據(jù)權利要求1的閥控鉛酸蓄電池，其中所述注射孔具有用來將所述注射室與所述電池連通的空心管。
5.根據(jù)權利要求1的閥控鉛酸蓄電池，其中相應于所述多個電池布置多個所述注射室，并且所述栓體由用來整體覆蓋所述多個注射室的單一部件組成。
全文摘要
本發(fā)明的閥控鉛酸蓄電池包括配置有多個電池的電池槽、以及安裝在所述電池槽的開口上方的電池蓋。所述電池蓋包括排氣室，該排氣室具有提供于其底部并與所述電池連通的排氣孔；以及注射室，該注射室具有提供于其底部并與所述電池連通的注射孔。所述排氣室包括與所述排氣室的底部接觸并且覆蓋所述排氣孔的板狀閥體、具有彈性并且布置在所述閥體上的片、以及固定到所述電池蓋并覆蓋所述片的頂板。所述注射室包括用來堵塞所述注射孔的栓體。
文檔編號H01M2/36GK101057351SQ20058003837
公開日2007年10月17日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權日2004年12月22日
發(fā)明者青木伸之, 鈴木芳江 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社