專(zhuān)利名稱(chēng)：混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及平板型閥控密封鉛酸蓄電池。
背景技術(shù)：
鉛酸電池作為一種貯能電源在交通、通訊、軍事等各行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)開(kāi)口式鉛酸電池由于其有硫酸泄漏及需經(jīng)常加酸等問(wèn)題，因而使用維護(hù)比較麻煩。
上世紀(jì)70年代，美國(guó)GATES公司發(fā)明了AGM(Absorb GlassMatter)閥控密封鉛酸電池技術(shù)(制成的電池以下簡(jiǎn)稱(chēng)“AGM電池”)，該技術(shù)用玻璃纖維板材料做隔板，硫酸電解液被隔板充分吸收，無(wú)硫酸泄漏問(wèn)題，且電池充放電過(guò)程中的氣體通過(guò)玻璃纖維隔板中的空隙得到復(fù)合，只有內(nèi)部氣壓達(dá)到安全閥的開(kāi)啟壓力才會(huì)釋放。但AGM電池其隔板內(nèi)的電解液會(huì)由于熱失控而使得吸酸飽和度下降，當(dāng)電解液減少10％時(shí)，電池的容量就會(huì)降到80％左右，此時(shí)即可認(rèn)為失效，故這種電池使用壽命較短。
GEL閥控密封鉛酸電池技術(shù)(制成的電池以下簡(jiǎn)稱(chēng)“GEL電池”)主要在歐洲國(guó)家研究和使用，該技術(shù)是在硫酸電解液中加入適量的二氧化硅，使其形成膠狀，灌入電池中處于不流動(dòng)的膠態(tài)，充放電過(guò)程中產(chǎn)生的氣體通過(guò)膠體微孔進(jìn)行傳遞復(fù)合，內(nèi)部氣體達(dá)到安全閥開(kāi)啟壓力后釋放。但GEL電池由于采用管式極板，導(dǎo)致電池重量增加，電池的比能量和大電池放電性能下降，且制造技術(shù)比較復(fù)雜，技術(shù)穩(wěn)定性不夠高，成本較高。
上述兩種技術(shù)均實(shí)現(xiàn)了閥控密封，因此逸出的酸霧極少，不會(huì)對(duì)建筑物及設(shè)備產(chǎn)生危害，同時(shí)水損失速度極其緩慢，無(wú)需加酸維護(hù)。我國(guó)在90年代初引進(jìn)了AGM技術(shù)生產(chǎn)通信電池，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，AGM技術(shù)的閥控密封鉛酸電池已在通信、電力、鐵路、軍工和電動(dòng)車(chē)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，GEL技術(shù)的電池主要在歐洲生產(chǎn)，我國(guó)在上世紀(jì)末才引進(jìn)。閥控密封電池一開(kāi)始因其具有密封免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)而得到快速的推廣，經(jīng)過(guò)十多年的使用，發(fā)現(xiàn)了它存在一些缺點(diǎn)，且隨著其它電源技術(shù)(鎳氫電池、堿錳電池、鋰電池、燃料電池等)的發(fā)展，對(duì)鉛酸電池也提出了更高的要求。
AGM電池和GEL電池各有其優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比如下比較項(xiàng)目 AGM電池 GEL電池比能量Wh/Kg30～35 25～30電池內(nèi)阻 較低低大電流性能 好 一般電解液分層 有 無(wú)使用壽命 10～15年15～20年工藝性能 簡(jiǎn)單復(fù)雜技術(shù)穩(wěn)定性 穩(wěn)定不穩(wěn)定制造成本 0.7元/Ah1.0元/Ah發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有AGM電池和GEL電池的上述不足之處，并綜合這兩種電池各自的優(yōu)點(diǎn)，從而提供本實(shí)用新型的一種混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是在電池外殼內(nèi)設(shè)有平板型極板和吸收有硫酸的AGM隔板，其特殊之處是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)。
所述的膠體電解質(zhì)包裹覆蓋本電池的匯流排且膠體電解質(zhì)其上層面高出于匯流排5mm～15mm為宜。
所述的AGM隔板是一種用玻璃纖維材料制作的對(duì)硫酸電解液具有強(qiáng)吸收性能的隔板。采用這種隔板的電池，其中的硫酸電解液被隔板充分吸收，電池不會(huì)出現(xiàn)硫酸泄漏的問(wèn)題。
本實(shí)用新型采用平板型正、負(fù)極板，避免了采用管式極板導(dǎo)致電池重量增大，比能量和大電流放電性能不夠高的缺陷。
本實(shí)用新型中的膠體電解質(zhì)，以其總重量為基準(zhǔn)由15～30％的硫酸、3～10％的粉末二氧化硅和余量的純水配制而成；其中粉末二氧化硅為成膠劑。
本實(shí)用新型的電池生產(chǎn)工藝基本上與AGM技術(shù)電池生產(chǎn)工藝相同，電池完成充電活化下線(xiàn)后，用普通注膠機(jī)灌入一定量的預(yù)先配制好的膠體電解質(zhì)，經(jīng)貯存所需時(shí)間后即得成品。
本實(shí)用新型由于采用平板型極板和吸收有硫酸的AGM隔板，在電池極群的上部及周邊區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)，在電池使用過(guò)程中，當(dāng)AGM隔板吸酸度下降時(shí)，膠體中的硫酸電解質(zhì)就會(huì)向隔板中擴(kuò)散，以補(bǔ)充電解質(zhì)的不足，故本實(shí)用新型的電池具有比能量高，內(nèi)阻小，大電流放電性能好，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，它克服了AGM電池和GEL電池的不足，并綜合了這兩種電池各自的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型還具有這些優(yōu)點(diǎn)膠體的加入后，電池的匯流排處于電液保護(hù)狀態(tài)，可以避免AGM電池中的負(fù)極匯流排腐蝕問(wèn)題；電池四周的空隙被膠填充后，極板膨脹的空間大大減小，電池極群的壓力得到保持，使電池正極膨脹失效得以延緩。本實(shí)用新型的電池能更好滿(mǎn)足通信后備、鐵路、電力、太陽(yáng)能光伏貯能及電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域的需要。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼6內(nèi)設(shè)有平板型極板4和吸收有硫酸的AGM隔板5，在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)2，膠體電解質(zhì)2包裹覆蓋本電池的匯流排3且膠體電解質(zhì)2其上層面高出于匯流排5mm～15mm。
下面說(shuō)明兩例本實(shí)用新型的電池其膠體配制、灌膠及電池比能量和循環(huán)充放電次數(shù)測(cè)定結(jié)果將100kg純水置于塑料攪拌桶內(nèi)，邊攪拌緩慢加入98％濃硫酸25kg，待溶液冷卻到30度以下，緩慢加入化學(xué)純的二氧化硅粉末6kg，繼續(xù)攪拌30分鐘后放置待用；(1)NM450鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)電池，按照常規(guī)工藝活化下線(xiàn)，將已配置好的膠體進(jìn)行攪拌至稀，稱(chēng)取0.8kg通過(guò)漏斗加入電池內(nèi)。未灌膠前電池重量為36.5kg，灌膠后重量為37.3kg，比能量分別為32.87Wh/kg和32.17Wh/kg，按鐵路電池標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行放電次數(shù)測(cè)試，分別為8000次和13000次；(2)GFM500通信后備用電池，按照常規(guī)工藝活化下線(xiàn)，將已配置好的膠體攪拌至稀后稱(chēng)取0.65kg通過(guò)漏斗加入電池內(nèi)。灌膠前后電池重量分別為34.5kg和35.15kg，比能量分別為33.62Wh/kg和33.00Wh/kg(國(guó)外某公司同型號(hào)膠體電池比能量?jī)H為25.8Wh/kg)，循環(huán)壽命100％DOD分別為120次和180次。
權(quán)利要求1.混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼(6)內(nèi)設(shè)有平板型極板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，其特征是所述的膠體電解質(zhì)(2)包裹覆蓋本電池的匯流排(3)且膠體電解質(zhì)(2)其上層面高出于匯流排(2)5mm～15mm。
專(zhuān)利摘要比能量高，內(nèi)阻小，大電流放電性能好，正極膨脹失效緩慢，使用壽命長(zhǎng)的混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼(6)內(nèi)設(shè)有平板型極板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)(2)；膠體電解質(zhì)(2)包裹覆蓋本電池的匯流排(3)且膠體電解質(zhì)(2)其上層面高出于匯流排(2)5mm～15mm。本實(shí)用新型適合作備用電源或循環(huán)使用的動(dòng)力電源。
文檔編號(hào)H01M10/10GK2609194SQ0323869
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者高強(qiáng), 俞美雯 申請(qǐng)人:浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司