專(zhuān)利名稱(chēng)：水平電極免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有新型電極和新型密閉閥的免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，特別是能適用于小型免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池。
現(xiàn)有的各種用途各類(lèi)型的鉛酸蓄電池，都在向免維護(hù)和密閉化發(fā)展。特別是小型和固定式免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，發(fā)展更為迅速和趨于成熟。現(xiàn)有的免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，主要采用恒壓限量的充電方法以減少水耗；正板柵用低銻鉛合金負(fù)板柵用鉛鈣合金，改變氫和氧的電極電位以減少氣體的析出；用過(guò)量的負(fù)極活性物質(zhì)吸附正極產(chǎn)生的氧并再化合成水。以形成氧內(nèi)部循環(huán)；用各種形式的密閉閥隔斷電池與外界的聯(lián)系，以防止大氣中的氧對(duì)電極反應(yīng)的干擾，而過(guò)大電流充電時(shí)氣體又能安全逸出。無(wú)疑上述現(xiàn)有技術(shù)是有成效的，但是，仍存在著一定的不足和缺陷。例如平板式電極垂直狀態(tài)運(yùn)行，減少了氧氣與負(fù)極的接觸面和接觸時(shí)間，不利于氧再化合反應(yīng)的進(jìn)行，特別是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，如汽車(chē)行駛時(shí)對(duì)電池充電，氧氣更容易擺脫吸附，向上浮動(dòng)而逸出電解液液面。導(dǎo)致氧再化合率降低。而且電極垂直狀態(tài)運(yùn)行，幾乎全部電極和導(dǎo)電零件的重量，僅僅依靠板柵的板腳來(lái)支撐。眾所周知，鉛是組成電極的主要材料，而它卻是一種軟重金屬。免維護(hù)電池板柵采用的低銻合金，其抗張強(qiáng)度約為銅的十分之一，電極支撐面小，又處在運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)下運(yùn)行，板腳壓力大，對(duì)電池沖擊力強(qiáng)，很容易導(dǎo)致板柵腳塑性變形和電極彎曲，嚴(yán)重的致使極板報(bào)廢。如

圖1所示，現(xiàn)有的常規(guī)板柵，其集電方式是依靠處在邊框外面的板耳〔1〕來(lái)完成的。它處于產(chǎn)生電流的活性物質(zhì)的非對(duì)稱(chēng)中心部位，平均導(dǎo)電距離長(zhǎng)，因而導(dǎo)致了電極內(nèi)阻增大?，F(xiàn)有的密閉電池所采用的密閉閥有平板橡膠膜式、迷宮式；球體或帽體閥式等，前一種使用有方向性，后一種迷宮小縫易堵塞失效。第三類(lèi)難以在強(qiáng)振動(dòng)和高加速狀態(tài)下運(yùn)行，因此，不同程度地降低了電池密閉的可靠性。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池。具有新型電極和密閉閥。該電極必須具有完全或接近完全使氧再化合的能力和優(yōu)良的放電特性，該密閉閥必須具有在動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)保持電池一定的內(nèi)壓，和防止空氣進(jìn)入電池的能力。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的改變電極呈水平狀態(tài)運(yùn)行，采用全支撐方式定位和中心式集電，同時(shí)采用套管迴流式減壓密閉閥。電極呈水平狀態(tài)，邊框粘接成半封閉式結(jié)構(gòu)，增大了反應(yīng)接觸面也增長(zhǎng)了反應(yīng)的時(shí)間，進(jìn)一步提高了氧再化合率。電極采用全支撐和中心集電。大大增強(qiáng)了電極的強(qiáng)度，使薄型平板式電極水平狀態(tài)運(yùn)行成為可行。中心集電式，減短了板柵導(dǎo)電平均距離，降低了內(nèi)阻改善了放電性能。套管迴流式密閉閥，首先利用了憎水性棕剛玉能阻擋固體和液體但能透氣的特性，使之不致造成閥體失控，利用閥體多通道使氣體迴流。以形成密閉區(qū)和限壓區(qū)。利用軟膠管呈張力狀態(tài)下工作，與閥體迴流通道相配合，形成動(dòng)態(tài)密閉和單向減壓的能力。
以下將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。
圖1是現(xiàn)有的常規(guī)板柵示意圖。
圖2是本發(fā)明的電極板柵示意圖。
圖3是本發(fā)明的單體電池結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明的密閉閥結(jié)構(gòu)圖。
參照?qǐng)D1，集電板耳〔1〕處在邊框〔2〕之外，處于活性物質(zhì)區(qū)的非對(duì)稱(chēng)部位，其導(dǎo)電性欠佳。板腳〔4〕的支撐面很小，壓強(qiáng)增大，致使板腳容易變形。內(nèi)筋〔3〕截面小，抗彎強(qiáng)度差，故此類(lèi)極板也容易彎曲變形。參照?qǐng)D2，本發(fā)明之板柵，集電是依靠中心集電環(huán)〔1〕來(lái)完成的，它處于最佳集電部位，其內(nèi)阻比常規(guī)板柵低，故具有良好的放電性能。其支撐面是集電環(huán)〔1〕和全部邊框〔2〕，即除活性物質(zhì)面以外，全部是支撐面。故稱(chēng)全支撐，支撐面的壓強(qiáng)大為降低，可防止板柵產(chǎn)生塑性變形，而且其內(nèi)筋〔3〕呈放射狀，也增強(qiáng)了電極強(qiáng)度。參照?qǐng)D3，正電極〔5〕和負(fù)電極〔4〕相間重疊水平裝配，邊框用粘接劑〔6〕固定在電池槽〔8〕的內(nèi)壁，隔板〔7〕間裝在正負(fù)極之間，中心用支撐座〔9〕和隔離套〔3〕支撐和絕緣，正極用正極柱〔1〕并聯(lián)，負(fù)極用負(fù)極柱〔2〕并聯(lián)，分別從隔離套孔內(nèi)引出，電池蓋〔10〕與電池槽粘接，正負(fù)極柱插入蓋的鉛銻合金嵌件極柱套〔11〕內(nèi)，上端與之焊為一體，使極柱引出部分不致泄漏。負(fù)極柱上端與負(fù)極柱引出線(xiàn)〔12〕接頭焊接，引線(xiàn)穿過(guò)蓋壁成為電池負(fù)線(xiàn)。正極柱上端與連接線(xiàn)〔13〕的一端焊接，連接線(xiàn)的另一端與相鄰單體電池的負(fù)極上端焊接(圖中未畫(huà)出)，使單體電池串聯(lián)，這樣，可根據(jù)需要組成6V、12V、24V等規(guī)格的電池，串聯(lián)之最后一個(gè)單體電池正極柱上端，與正極引出線(xiàn)接頭焊接，引線(xiàn)同樣穿過(guò)蓋壁成為電池正線(xiàn)。套管迴流式減壓密閉閥〔14〕(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4)粘接在電池蓋內(nèi)通道槽底部的預(yù)留孔內(nèi)，所有單體電池內(nèi)的氣體，達(dá)到預(yù)控壓力時(shí)，才能通過(guò)閥進(jìn)入電池蓋內(nèi)通道槽然后排空，但空氣并不能從內(nèi)通道槽反向流入單體電池(密閉閥的工作原理后述)。采用成熟而可靠的現(xiàn)有技術(shù)相配套，例如電池槽蓋與隔離套以及密閉閥閥體，均采用耐酸工程塑料制成；極板由板柵與活性物質(zhì)組成，正板柵用微銻鉛合金，負(fù)板柵用鉛鈣合金，正極活性物質(zhì)主要是二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)主要是海綿狀鉛，約過(guò)量10％，隔板用MA——軟質(zhì)微孔袋式隔板等等，這些，都是保證電池工作可靠性的條件。從圖3結(jié)構(gòu)可以看出，電池強(qiáng)度的提高和放電性能的改善是明顯的，下面分析一下氧再化合過(guò)程，反應(yīng)式如下1/2 O2＋Pb＋H2SO4→PbSO4＋H2O…………〔1〕從圖3可以看出所有正電極產(chǎn)生的氧氣，必須通過(guò)一片或多片負(fù)電極才能逸出，沒(méi)有其它逃逸路線(xiàn)，而垂直狀態(tài)運(yùn)行的電極，由于氣體浮力效應(yīng)，氧再化合反應(yīng)時(shí)間短，也只是在表層進(jìn)行，而水平式電極則不然，其反應(yīng)時(shí)間與接觸面均比垂直式電極好，在外部條件相同的情況下，氧再化合率提高了，正極產(chǎn)生的氧將完全或接近完全再化合成水而保持在電池內(nèi)。因此，電池在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有或只有極小量水的損失。這樣，在運(yùn)行期間，無(wú)需給電池添加水，從而達(dá)到免維護(hù)的目的。如果電池密閉性不好，電池中的水將以蒸發(fā)和滲漏的形式逸出，而空氣中的氧進(jìn)入電池，增加了負(fù)極再化合負(fù)荷，而過(guò)量的負(fù)極活性物質(zhì)是有限的，從反應(yīng)式〔1〕可知，反應(yīng)是不可逆的。最終導(dǎo)致負(fù)極失效，這樣，就破壞了電池的免維護(hù)性。故還必須致力于解決密閉的可靠性問(wèn)題。除圖3所述的密閉方式外，下面還對(duì)密閉閥的工作原理單獨(dú)補(bǔ)述參照?qǐng)D4，本發(fā)明的套管迴流式減壓密閉閥是這樣工作的——電池內(nèi)的固體顆粒、電解液或氣體，接觸本閥時(shí)，具有憎水性燒結(jié)式微孔棕剛玉片〔4〕能將固體和液體阻擋在閥外，只有氣體透過(guò)棕剛玉片進(jìn)入閥體〔3〕中心孔，但該孔中段被不透氣的塑料栓〔2〕所塞，氣體只能折向C－C部位之兩橫孔并充滿(mǎn)半圓環(huán)形槽，隨著壓力的增大，呈張力狀態(tài)的膠套管〔1〕開(kāi)始膨脹，如圖C－C部位雙點(diǎn)劃線(xiàn)所示，當(dāng)套管脹到一定程度，B－B部位環(huán)形槽下的鼠尾槽與C－C部位環(huán)形槽相通，這樣，氣體經(jīng)過(guò)鼠尾槽進(jìn)入B－B部位環(huán)形槽，流入槽底之橫向小孔而進(jìn)入閥體上部中心孔，最后經(jīng)中孔流向A－A部位之橫孔排空。通過(guò)調(diào)整軟膠套管的厚度和改變鼠尾槽的長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)釋氣壓力。其反向密閉性是可靠的，空氣從A－A部位橫孔進(jìn)入上部中心孔，當(dāng)?shù)紹－B部位環(huán)形槽后即為呈張力狀態(tài)的膠套管所阻，再無(wú)法與C－C部位槽相通，因而也無(wú)法進(jìn)入電池內(nèi)部，膠套管呈張力狀態(tài)工作，具有良好的耐振性和運(yùn)行無(wú)方向性，是一種性能良好和密閉可靠的密閉閥。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于具有全支撐中心集電式水平電極，提高了氧再化合率，用稍過(guò)量的負(fù)極活性物質(zhì)，即可使氧完全或接近完全化合成水；解決了鉛電極強(qiáng)度差而不能水平運(yùn)行的難題，優(yōu)化了設(shè)計(jì)；提高了電池的比能量，特別是改善了大電流放電特性?？紤]到免維護(hù)特性和密閉性是相互影響相輔相成的兩項(xiàng)技術(shù)特性，本發(fā)明還具有套管迴流式減壓密閉閥，提高了電池的密閉性，促進(jìn)了氧再化合反應(yīng)，使電池的免維護(hù)特性更加完善和可靠。
權(quán)利要求1.一種新型免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，其特征是具有水平電極，它呈水平狀態(tài)或接近水平狀態(tài)運(yùn)行，電極的邊框與電池槽壁粘接密封，形成半封閉式矩形區(qū)間，有利于氧的再化合反應(yīng)的進(jìn)行，中心部位用支撐件支承，可防電極彎曲變形，同時(shí)還具有套管迴流式減壓密閉閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平電極，其特征是集電極柱與中部支撐件結(jié)合在一起，正負(fù)極柱分別從隔離套中引出，構(gòu)成電極的極柵相應(yīng)地呈中心放射式形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管迴流式減壓密閉閥，其特征是由軟橡膠套管和耐酸塑料閥體組成，塑料閥體為迴流式，與呈張力狀態(tài)的軟橡膠套管組合工作，使密閉閥在一定的壓力范圍呈密閉狀態(tài)，當(dāng)壓力超過(guò)一定范圍又可單向釋氣。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型稱(chēng)為水平電極免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，它屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型是為了提高免維護(hù)鉛酸蓄電池的氧再化合率和密閉的可靠性，改善放電性能。本實(shí)用新型具有全支撐中心集電式水平電極和套管回流式減壓密閉閥等獨(dú)特技術(shù)，氧再化合率高，密閉可靠性強(qiáng)，放電性能好，適用于各種用途各種類(lèi)型的免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，特別適用于小型免維護(hù)密閉鉛酸蓄電池，也適用于普通鉛酸蓄電池。
文檔編號(hào)H01M10/12GK2044766SQ87217179
公開(kāi)日1989年9月20日 申請(qǐng)日期1987年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月28日
發(fā)明者譚玉春 申請(qǐng)人:譚玉春