專利名稱：：一種膠體蓄電池的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于蓄電池領(lǐng)域，具體涉及一種膠體電解質(zhì)鉛酸蓄電池的制造方法。
背景技術(shù)：
：鉛酸蓄電池因原料易得，制造簡單，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜和品種齊全等特點(diǎn)，至今仍在各種二次化學(xué)電源中占統(tǒng)治地位，占有最大的市場份額。20世紀(jì)60年代，世界上出現(xiàn)了閥控式密封電池，它不滲漏酸液，充電時(shí)很少排出酸霧，使用中不需補(bǔ)加稀硫酸和純水，因而是免維護(hù)的。閥控式密封電池包括吸附式電池和膠體電解質(zhì)電池兩種類型。前者是用超細(xì)玻璃纖維隔板(AGM)將稀硫酸電解液吸附在其中，電池內(nèi)阻小，電解液含量相對(duì)較低，大電流放電性能優(yōu)良，適合用作起動(dòng)型電池和各種應(yīng)急電源(UPS)。AGM電池是貧液式，充放電中會(huì)出現(xiàn)電解液分層，浮充電流較大、生熱多、散熱差，不適合深放電循環(huán)使用，易產(chǎn)生鼓肚和熱失控現(xiàn)象，其使用條件受到許多限制。膠體蓄電池是在稀硫酸中加入Si02類的凝膠劑，使電解液成為凝膠體，失去流動(dòng)性，電池完全不漏液，消除了電解液分層現(xiàn)象。膠體蓄電池是富液式，它浮充電流小、生熱少、比熱大、散熱好，所以適合于深循環(huán)應(yīng)用，所以比AGM電池更加安全可靠，循環(huán)使用壽命長。在許多常規(guī)電池和AGM電池不適用的場合，都可以使用膠體蓄電池。但是，膠體蓄電池內(nèi)阻稍高，其比能量大約降低10%，其制造工藝復(fù)雜，原材料價(jià)格高，所以膠體蓄電池的售價(jià)比常規(guī)電池和AGM電池高許多。目前，以德國陽光蓄電池公司為代表的世界各國公司制造膠體蓄電池都采用美國達(dá)瑞米克(DARAMIC)公司生產(chǎn)的聚酯涂覆酚醛樹脂隔板或歐洲阿莫西爾(ARMER-SIL)公司生產(chǎn)的微孔PVCSi02隔板，其價(jià)格在40—60元/m2，是國內(nèi)使用的AGM隔板和其他隔板的5—10倍，而且供應(yīng)很不方便。所以，中國完全采用進(jìn)口隔板制備膠體蓄電池是困難的。1993年，發(fā)明人為了改進(jìn)AGM電池，將AGM電池改灌裝膠體電解質(zhì)，制成AGM一膠體混合電池。由于電解質(zhì)增多和凝膠劑對(duì)電池性能的影響，這種改進(jìn)的混合電池電容量明顯增加，深放電循環(huán)壽命也延長了，促進(jìn)了我國電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，這種混合式膠體蓄電池灌注膠體困難，由于AGM對(duì)膠體滲濾作用，產(chǎn)生膠液分離，電池仍會(huì)滲漏酸液。因?yàn)殡姵亟Y(jié)構(gòu)沒有改變，它實(shí)際上仍是貧液式電池，仍舊存在鼓肚和熱失控現(xiàn)象。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重制約著我國膠體蓄電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展〖1。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)，克服灌注膠體困難，消除AGM對(duì)膠體的滲濾作用，變貧液式為富液式，同時(shí)解決國外膠體蓄電池比能量低和價(jià)格昂貴的問題，提供一種由適用于膠體蓄電池的性能優(yōu)良、價(jià)格便宜的隔板制成膠體電解質(zhì)鉛酸蓄電池的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達(dá)到一種膠體蓄電池的制造方法，包括將正負(fù)極板進(jìn)行極群焊接、配組，封入電池殼，灌入膠體后，進(jìn)行充電處理，其中正負(fù)極板之間的隔板為微孔橡膠隔板。所述的微孔橡膠隔板一般由天然橡膠與Si02和硫磺經(jīng)硫化制成，或者由天然橡膠與Si02經(jīng)電子輻射制成，其表面優(yōu)選為波紋狀，以便于灌膠。為了最大程度地發(fā)揮微孔橡膠隔板在增加存膠量及電池循環(huán)壽命等方面的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明優(yōu)選使用電阻率《0.003Q/dm2、孔率為5070%的微孔橡膠隔板，本發(fā)明的實(shí)施例中采用保定風(fēng)帆隔板廠的微孔橡膠隔板。本發(fā)明的方法可以應(yīng)用于各種膠體鉛酸蓄電池中，特別是閥控式密封膠體蓄電池或常規(guī)開口式膠體電池。本發(fā)明對(duì)正負(fù)極的極板沒有特定要求，只要是能夠應(yīng)用于鉛酸蓄電池的極板都可以使用，如管式極板、平板式極板均可。本發(fā)明對(duì)板柵也無特定要求，一般的鉛酸蓄電池的均可，但為了能更佳地發(fā)揮電池的性能，一般選用Pb-Ca合金板柵、Pb-Sb等合金板柵。本發(fā)明對(duì)于膠體無特定要求，各種膠體鉛酸蓄電池的膠體皆可使用，但為了使膠體與隔板之間能更好地發(fā)揮性能，優(yōu)選在膠體中加入l6wt。/。的Si02，尤其是氣態(tài)的Si02。本發(fā)明對(duì)電池或極板的化成步驟并無特定要求，采用內(nèi)化成工藝或外化成工藝均可。本發(fā)明的新型膠體蓄電池的一種具體的制造方法如下1.采用正常的極板(廠家不限)進(jìn)行極群焊接、配組，正負(fù)極板間插入橡膠隔板，再進(jìn)行封蓋處理。2.電池灌入含Si02l6y。的膠體，必要時(shí)可以通過抽真空方式灌入。3.電池進(jìn)行充電處理。其中步驟1中微孔硬橡膠隔板由天然橡膠與Si02和硫磺經(jīng)硫化制成，或者由天然橡膠與Si02經(jīng)電子輻射制成。微孔硬橡膠隔板的電阻率小于等于0.003Q/dm2，孔率為5070%。步驟2中含Si02或硅酸的物質(zhì)都可能用作膠體蓄電池的凝膠劑，本發(fā)明優(yōu)選采用氣相Si02作凝膠劑。如果采用其他含Si02或硅酸的物質(zhì)，如硅溶膠，并用橡膠隔板制取膠體蓄電池，也應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍。另外，膠體蓄電池中凝膠劑的含量(折合成Si02)的多少不會(huì)影響本發(fā)明的權(quán)利要求。本發(fā)明的方法中所使用的橡膠隔板較其他隔板價(jià)格便宜，所制得的橡膠隔板電池，其存膠量增多，凝膠充分均勻，無酸液分層，電池不漏液，電池循環(huán)壽命長，無熱失控。具體實(shí)施方式實(shí)施例1除了AGM外，本發(fā)明選擇了聚乙烯(PE)隔板、10g改性隔板、橡膠隔板進(jìn)行制作膠體蓄電池試驗(yàn)，并用DARAMIC的聚酯涂覆酚醛樹脂隔板作比較。這里用的橡膠隔板是由天然橡膠與Si02及硫磺經(jīng)硫化制成，或天然橡膠與Si02經(jīng)電子福射交聯(lián)制成，其表面是波紋狀，有利于灌注膠體。其電阻率《0.003Q/dm2,孔率約為60%。橡膠隔板機(jī)械強(qiáng)度高，能阻止銻在正負(fù)極間轉(zhuǎn)移，防止枝晶短路，可制作長壽命蓄電池21。這里的10g改性隔板是在聚乙烯中加入硅藻土改性的。4只試驗(yàn)電池具體的制備方法如下1.板柵為Pb-Ca合金，鉛粉氧化度為76%。2.經(jīng)涂板、固化干燥、分片刷片后焊接極群。3.極群中插入不同的隔板，再次焊接。為了便于操作，電池是敞口的4.灌膠，充電。膠體的配方是在比重1.28的硫酸中加入3.0%重量的氣相Si02和少量的助凝膠劑、延壽劑，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌后直接灌入電池中(不需抽真空)。每單格電池灌入約400ml膠體。按常規(guī)方法化成后，測電池5A放電時(shí)間，其前5次測試容量見表1.表1，不同隔板12V,40Ah膠體蓄電池5A放電時(shí)間放\隔電\板時(shí)\類\間\.\型橡膠聚酯涂覆酚醛樹脂10g改性PE放數(shù)1466469437441245044643041044042443239944394124413855438388417375由于Pb—Ca合金極板引起電池容量早衰，上述5A放電時(shí)間呈現(xiàn)明顯的逐次下降趨勢，聚酯涂覆酚醛樹脂隔板也不例外。橡膠隔板制成的膠體蓄電池容量較為穩(wěn)定，而且略高于聚酯隔板電池。從橡膠隔板的具有長壽命的特點(diǎn)，其價(jià)格也比聚酯隔板便宜很多。因此，橡膠隔板可以作為膠體蓄電池的隔板。實(shí)施例2試驗(yàn)電池2只6-DZMJ-10電動(dòng)車電池，外形尺寸為152X98X94(mm)，板柵為Pb-Ca合金，內(nèi)化成，分別使用AGM隔板和橡膠隔板，其他工藝同實(shí)施例l。兩種隔板膠體蓄電池試驗(yàn)性能列于表2.表2，AGM和橡膠隔板膠體蓄電池試驗(yàn)性能比較性能AGM橡膠隔板灌膠工藝難易電池存膠量(g)700-750800-850恒流充電時(shí)電池內(nèi)溫度('c)3426初期5A放電時(shí)間130-140125-135凝膠狀態(tài)膠液分離凝膠穩(wěn)定、分布均勻試驗(yàn)結(jié)果表明，橡膠隔板膠體蓄電池初期5A放電容量略低于AGM蓄電池，但電池容量可達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其余各項(xiàng)性能均優(yōu)于AGM蓄電池。其存膠量約多100g，達(dá)到富液式電池的水平，對(duì)容量升高和壽命延長十分有利。在恒流充電時(shí)，橡膠隔板電池溫度低，耗水少，板柵腐蝕慢，有利于延長電池壽命和防止熱失控。解剖電池后發(fā)現(xiàn)AGM膠體蓄電池極群上部和周圍充分凝膠，但AGM內(nèi)部幾乎沒有凝膠，基本都是酸液，這種膠液分離現(xiàn)象成為電池漏液的隱患。橡膠隔板膠體蓄電池極群上、下、內(nèi)、外和周圍都均勻地分布著凝膠，無液化現(xiàn)象，電池不會(huì)漏液。實(shí)施例2試驗(yàn)電池是6-CN-100儲(chǔ)能電池。電池1是用AGM隔板，極板是內(nèi)化成的，膠體中含1.0%Si02，抽真空灌入電池中。電池2是橡膠隔板，經(jīng)外化成后極板組裝成電池。膠體中含2.5免的氣相Si02，灌膠時(shí)不抽真空。電池3橡膠隔板，生極板。加入硫酸后按通常工藝化成，用10A放電測電池容量。電池4是將放完電的電池3中的稀硫酸全部倒出，在倒出的酸中加入含3.0%的Si02和助凝膠劑。為了彌補(bǔ)操作中所耗的硫酸和因加入凝膠劑(Si02)可能引起電池內(nèi)阻增大和容量下降，酸的含量提高至21.0%,將配制的膠體充分?jǐn)嚢韬蠊嘧⑷腚姵刂?不需抽真空)，按通常工藝測定容量。電池5是德國陽光的DryfitA412/100.0A膠體蓄電池，外形尺寸513X189X195(mm)，重40.0Kg，該電池適應(yīng)各種應(yīng)用，浮充使用壽命10年。電池6是雙登公司生產(chǎn)的儲(chǔ)能型膠體蓄電池，100Ah。將上述12V,100Ah儲(chǔ)能電池主要性能列于表3.表3，12V,醒h儲(chǔ)能電池性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>*120h率放電時(shí)間是用1.OA放電測定的。**比能量是以10h率放電容量計(jì)算的。上述試驗(yàn)表明，用橡膠隔板取代AGM和國際上專用的膠體蓄電池隔板(電池5和6)，所制得的儲(chǔ)能型膠體蓄電池的中等電流和小電流放電的性能是不會(huì)降低的，而且比能量明顯高于國內(nèi)(電池6)和國外(電池5)的膠體蓄電池。所以，用橡膠隔板能夠制造出優(yōu)良的儲(chǔ)能型膠體蓄電池。結(jié)論本發(fā)明在用AGM制備膠體蓄電池中，用橡膠隔板取代AGM，克服了灌注膠體困難，消除了AGM對(duì)膠體滲濾產(chǎn)生膠液分離，引起電池漏酸液。橡膠隔板使膠體充分、均勻凝膠，免除了電解液分層，而且存膠量也多于AGM電池，這對(duì)提高膠體蓄電池容量，延長循環(huán)壽命和防止熱失控都是有利的。本發(fā)明的實(shí)施例是小型動(dòng)力型和儲(chǔ)能型膠體蓄電池,但該方法同樣適用于其他膠體鉛酸蓄電池閥控式密封蓄電池、常規(guī)開口式電池、管式極板、平板式極板、Pb-Ca合金板柵、Pb-Sb等合金板柵、極板用內(nèi)化成和外化成工藝。權(quán)利要求1、一種膠體蓄電池的制造方法，包括將正負(fù)極板進(jìn)行極群焊接、配組，封入電池殼，灌入膠體后，進(jìn)行充電處理，其特征在于正負(fù)極板之間的隔板為微孔橡膠隔板。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的微孔橡膠隔板由天然橡膠與Si02和硫磺經(jīng)硫化制成，或者由天然橡膠與Si02經(jīng)電子輻射制成。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述的微孔橡膠隔板的電阻率《0.003Q/dm2，孔率為5070%。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其特征在于所述的微孔橡膠隔板有表面為波紋狀。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的膠體中含有1~6wt。/。的Si02。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的制造方法，其特征在于所述的膠體蓄電池為閥控式密封膠體蓄電池或常規(guī)開口式膠體電池。全文摘要本發(fā)明公開了一種新型膠體蓄電池的制造方法，本發(fā)明用微孔硬橡膠隔板取代超細(xì)玻璃纖維隔板(AGM)，解決了AGM-膠體蓄電池灌注膠體困難，消除了AGM滲濾膠體導(dǎo)致膠液分離引起漏液的現(xiàn)象。本發(fā)明得到的橡膠隔板膠體電池，其存膠量增多，凝膠充分均勻，無酸液分層，電池不漏液，電池循環(huán)壽命長，無熱失控。文檔編號(hào)H01M10/12GK101459259SQ20091002862公開日2009年6月17日申請日期2009年1月6日優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日發(fā)明者王增海,錢學(xué)樓,陸長江申請人:江蘇優(yōu)德電源科技有限公司