CN112531301A - 石墨烯铅碳电池生产用注酸装置及方法 - Google Patents

Abstract

石墨烯铅碳电池生产用注酸装置及方法，包括冷却水槽，所述冷却水槽的顶部安装有电解液储存盒，所述电解液储存盒的壳体夹层部分为冷却腔，所述冷却水槽、冷却腔的外部均连通有冷却水供给管路，所述冷却水槽用以吸收电池槽内的反应热量，所述电解液储存盒用以对待填充电解液预冷却；S1、注液前准备：S2、电解液预冷却：S3、分散注液：S4、注液完毕后，取下电池槽；本发明通过对电解液进行预冷却，可有效的降低电解液与极板反应产生的热量，有效的降低反应温度，保证注液温度进行；排液细管能够降低排液时造成的温升。

Description

石墨烯铅碳电池生产用注酸装置及方法

技术领域

本发明属于石墨烯铅碳电池生产技术领域，特别涉及石墨烯铅碳电池生产用注酸装置及方法。

背景技术

石墨烯是一种具有特殊的力电光热特性的碳材料，为目前常温下电阻率最小的材料之一，且比表面积和电容活性高。铅碳电池石墨烯复合负极材料可大幅度提高负极电导率，缓冲瞬间大电流，抑制负极板表面的硫酸盐化，提高电池部分荷电状态大电流充放电工况下的循环寿命；

目前，对于石墨烯复合电极的铅碳电池的研究成为当今世界共同关注的热点和各国竞争的焦点；为了达到所需性能，需要对铅碳电池的多个生产工艺进行优化改进，注酸工艺便是其中一种；

目前的注酸过程中，是将电解液直接添加至电池槽内，内化成电池加酸后电解液与极板活物质发生反应，生成硫酸铅和水，这些反应属于放热反应，反应产生热量，最高可到60℃，产生热量又加剧反应速度，使得整个注酸过程不稳定，影响电池储能量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，具体技术方案如下：

石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，包括冷却水槽，所述冷却水槽的顶部安装有电解液储存盒，所述电解液储存盒的壳体夹层部分为冷却腔，所述冷却水槽、冷却腔的外部均连通有冷却水供给管路，所述冷却水槽用以吸收电池槽内的反应热量，所述电解液储存盒用以对待填充电解液预冷却；

所述电解液储存盒的内部滑动连接有水平设置的滑板，所述滑板的内部开设有矩形阵列分布的导流口，每个所述导流口的底部均对应连通有排液细管，所述排液细管垂直设于滑板的底面且滑动贯穿电解液储存盒的底面，所述排液细管用以分散排出电解液进而消除排液温升；

所述滑板的顶部连接升降机构，所述升降机构用以带动滑板、各个排液细管同步向上运动。

进一步的，所述排液细管包括管体、散热片、压板，所述管体的外壁设有螺旋分布的散热片，所述管体为细长状且底端为锥形，所述管体的底端垂直设有压板，所述压板的中心处开设有与管体配合的通孔。

进一步的，所述滑板的顶面中心处垂直设有滑管，所述滑管滑动贯穿电解液储存盒的顶面中心处，所述滑管为中空结构，所述滑管的顶端为加液口、底端侧壁开设有排液口，所述加液口配合连接密封塞，所述排液口置于电解液储存盒内，所述滑管的侧壁连接升降机构，所述升降机构用以带动滑管、滑板以及各个排液细管同步运动。

进一步的，所述滑管滑动贯穿于电解液储存盒顶面的操作孔，所述滑管与操作孔之间安装有工字形的密封套筒；所述滑板的外壁嵌入有密封环，所述密封环贴合于电解液储存盒的内壁。

进一步的，所述滑管的顶部侧壁设有齿条，所述升降机构包括支杆、转动电机以及齿轮，所述齿轮啮合连接齿条，所述齿轮安装于转动电机的输出端，所述转动电机通过支杆固定于电解液储存盒上。

进一步的，所述冷却水供给管路包括冷却水进管、冷却水出管，所述冷却腔、冷却水槽的入口端并联至冷却水进管，所述冷却腔、冷却水槽的出口端并联至冷却水出管。

进一步的，所述注酸方法包括以下步骤：

S1、注液前准备：

将电池槽安装在冷却水槽内，电池槽的浸入深度与电解液的填充高度相同；

打开水阀，使得冷却水在整个加工过程始终循环流过冷却腔和冷却水槽；

S2、电解液预冷却：

升降机构驱动滑板运动至电解液储存盒的内部最底端；气动杆驱动电解液储存盒整体向下运动，使得各个排液细管的底端与电池槽的内部底面贴合；

拔去密封塞，将待填充的电解液通过滑管填充至电解液储存盒、各个排液细管内，电池槽的内部底面会从底部封堵各个排液细管，避免电解液提前流出，最后盖上密封塞；

电解液在排液细管、电解液储存盒内静置1-5min，位于电解液储存盒内的电解液会被冷却腔吸热降温；冷却水槽在排液细管的外部形成低温环境，使得排液细管可将其内的电解液降温；实现电解液预冷却；

S3、分散注液：

升降机构驱动滑管、滑板以及各个排液细管同步缓慢向上运动，电解液便可通过各个排液细管分散排出，而排出的电解液液面始终与排液细管底端的压板贴合；

电解液会与电池槽内的极板快速反应而产生热量，大部分热量会被冷却水槽吸收，而传导至待填充电解液的热量，一部分在由下至上的传导过程中被排液细管散出，另一部分被顶端的冷却腔吸收；

S4、注液完毕后，取下电池槽。

进一步的，所述将待填充的电解液通过滑管填充至电解液储存盒、各个排液细管内具体的为：电解液通过滑管顶端的加液口加入，然后沿着滑管向下流动，通过排液口流出至电解液储存盒内、滑板的顶部，最后电解液再通过各个导流口向下分散至各个排液细管内。

本发明的有益效果是：

1、通过对电解液进行预冷却，可有效的降低电解液与极板反应产生的热量，有效的降低反应温度，保证注液温度进行；冷却水槽能够吸收反应过程中产生的热量，降低反应温度；冷却水供给管路能够提供循环流动的冷却水，从而保证冷却水的冷却效果；

2、阵列分布、细长状的排液细管可降低单个排液细管内电解液量，降低单个排液细管中电解液的排出速度，从而降低电解液排出时的冲击力，降低排液温升，同时分散排出的电解液也更利于散热；矩形阵列分布可保证电池槽的各个位置能够被同步填充，实现电解液均匀快速填充，同时，也可保证电解液填充速度。

附图说明

图1示出了本发明的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置结构示意图；

图2示出了本发明的滑板、排液细管以及滑管连接结构示意图；

图3示出了本发明的排液细管结构示意图；

图4示出了本发明的排液细管贯穿截面结构示意图；

图中所示：1、冷却水槽；2、电解液储存盒；21、冷却腔；22、操作孔；3、密封套筒；4、滑管；41、齿条；42、密封塞；43、排液口；5、滑板；51、导流口；6、排液细管；61、管体；62、散热片；63、压板；7、升降机构；71、支杆；72、转动电机；73、齿轮；8、冷却水进管；9、冷却水出管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，包括冷却水槽1，所述冷却水槽1的顶部安装有电解液储存盒2，所述电解液储存盒2的壳体夹层部分为冷却腔21，所述冷却水槽1、冷却腔21的外部均连通有冷却水供给管路，所述冷却水槽1用以吸收电池槽内的反应热量，所述电解液储存盒2用以对待填充电解液预冷却；通过对电解液进行预冷却，可有效的降低电解液与极板反应产生的热量，有效的降低反应温度，保证注液温度进行；冷却水槽能够吸收反应过程中产生的热量，降低反应温度；冷却水供给管路能够提供循环流动的冷却水，从而保证冷却水的冷却效果；

所述电解液储存盒2的内部滑动连接有水平设置的滑板5；所述滑板5的内部开设有矩形阵列分布的导流口51，每个所述导流口51的底部均对应连通有排液细管6，所述排液细管6垂直设于滑板5的底面且滑动贯穿电解液储存盒2的底面，所述排液细管6用以分散排出电解液进而消除排液温升；滑板能够阻隔电解液，避免电解液向下漏出，使得电解液能够稳定储存在滑板顶部，这样电解液只可通过各个导流口向下排出至排液细管，保证液体流通的稳定性；阵列分布、细长状的排液细管可降低单个排液细管内电解液量，降低单个排液细管中电解液的排出速度，从而降低电解液排出时的冲击力，降低排液温升，可避免电解液快速排出冲击力较大，导致电解液剧烈晃动，温升过快；矩形阵列分布可保证电池槽的各个位置能够被同步填充，实现电解液均匀快速填充，同时，也可保证电解液填充速度；

所述滑板5的顶部连接升降机构7，所述升降机构7用以带动滑板5、各个排液细管6同步向上运动；在注液的过程中，升降机构带动滑板、各个排液细管由下至上同步向上运动，实现一边注液、一边向上运动，这样排液细管便可始终处于电池槽液面上方，避免排液细管的外壁粘附电解液，保证填充精度；同时始终在液面上方添加电解液，也可降低电解液排出冲击，使得电解液排出更为稳定；滑板在向上运动时，会向上挤压电解液，电解液便可反向快速通过各个导流口排出至排液细管，这样便可克服排液细管底部高温、排液较慢的问题。

所述滑管4滑动贯穿于电解液储存盒2顶面的操作孔22，所述滑管4与操作孔22之间安装有工字形的密封套筒3；所述滑板5的外壁嵌入有密封环(图中未出)，所述密封环贴合于电解液储存盒2的内壁；工字形的密封套筒能够避免外部杂质进入、内部液体流出，同时保证滑管可正常运动；密封环的设置能够增加滑板与电解液储存盒的配合密封性，避免液体向下漏出。

所述滑管4的顶部侧壁设有齿条41，所述升降机构7包括支杆71、转动电机72以及齿轮73，所述齿轮73啮合连接齿条41，所述齿轮73安装于转动电机72的输出端，所述转动电机72通过支杆71固定于电解液储存盒2上；通过齿轮啮合的方式来驱动滑管运动，可方便工人对加液速度进行调节，只需对转动电机的转速进行调控即可；滑管可作为滑板移动的带动部件。

所述冷却水供给管路包括冷却水进管8、冷却水出管9，所述冷却腔21、冷却水槽1的入口端并联至冷却水进管8，所述冷却腔21、冷却水槽1的出口端并联至冷却水出管9；冷却水通过冷却水进管分流至冷却腔、冷却水槽，然后再通过冷却水出管排出；实现冷却水的循环流动。

如图3所示，所述排液细管6包括管体61、散热片62、压板63，所述管体61的外壁设有螺旋分布的散热片62，所述管体61为细长状且底端为锥形，所述管体61的底端垂直设有压板63，所述压板63的中心处开设有与管体61配合的通孔；螺旋分布的散热片能够增加散热面积，提高散热效果；压板在排液细管运动至电池槽最底端时，能够与电池槽的内部底面贴合，从而使得电池槽对管体进行封堵；在注液过程中，压板能够与电解液液面贴合，保证液面始终与管体连接为一体，有效的降低了电解液的排出冲击力，消除排液间隙。

如图4所示，所述滑板5的顶面中心处垂直设有滑管4，所述滑管4滑动贯穿电解液储存盒2的顶面中心处，所述滑管4为中空结构，所述滑管4的顶端为加液口(图中未示出)、底端侧壁开设有排液口43，所述加液口配合连接密封塞42；滑管还可作为电解液的加入通道，密封塞能够对滑管进行封堵；所述排液口43置于电解液储存盒2内，所述滑管4的侧壁连接升降机构7，所述升降机构7用以带动滑管4、滑板5以及各个排液细管6同步运动；

电解液储存盒2的底面留出封闭的圆形预留孔，预留孔与导流口相对分布，导流口为漏斗状，排液细管滑动贯穿预留孔且顶端固定在滑板的底面，导流口与排液细管相对连通。

石墨烯铅碳电池生产用注酸方法，所述注酸方法包括以下步骤：

S1、注液前准备：

将电池槽安装在冷却水槽1内，电池槽的浸入深度与电解液的填充高度相同；浸入深度的要求可使得电池槽内的电解液能够完全处于冷却水中；

打开水阀，使得冷却水在整个加工过程始终循环流过冷却腔21和冷却水槽1；循环流动的冷却水能够提高降温效果，使得冷却水始终保持在较低的温度；

S2、电解液预冷却：

升降机构7驱动滑板5运动至电解液储存盒2的内部最底端；气动杆(图中未示出)驱动电解液储存盒2整体向下运动，使得各个排液细管6的底端与电池槽的内部底面贴合；此步骤用以使得排液细管就位，电池槽对排液细管进行封堵；具体的：预先根据加液速度，调节转动电机72至合适的转速；气动杆驱动电解液储存盒2向下运动至冷却水槽1的上方，转动电机72带动齿轮73转动，齿轮73带动齿条41向下运动，使得滑管4、滑板5、排液细管6同步向下运动，排液细管6向下伸入到电池槽中的储液腔中，直至压板贴合在电池槽的内部底面；

拔去密封塞42，将待填充的电解液通过滑管4填充至电解液储存盒2、各个排液细管6内；具体的为：电解液通过滑管4顶端的加液口加入，然后沿着滑管4向下流动，通过排液口43流出至电解液储存盒2内、滑板5的顶部，最后电解液再通过各个导流口51向下分散至各个排液细管6内；滑管即可作为升降部件、又可作为加液通道，从而避免电解液储存盒上开设较多的口，保证密封性；电池槽的内部底面会从底部封堵各个排液细管，避免电解液提前流出，最后盖上密封塞42；

电解液在排液细管6、电解液储存盒2内静置1-5min，位于电解液储存盒2内的电解液会被冷却腔21吸热降温；冷却水槽1在排液细管6的外部形成低温环境，使得排液细管6可将其内的电解液降温；实现电解液预冷却；由于冷却水槽在排液细管外部形成了低温环境，使得排液细管内电解液的热量通过管体、散热片快速导出，通过上述步骤能够对电解液进行预冷却，将电解液预降温5-6℃，能够在下个步骤中排出低温的电解液至电池槽内，降低初始反应温度；

S3、分散注液：

升降机构7驱动滑管4、滑板5以及各个排液细管6同步缓慢向上运动，电解液便可通过各个排液细管6分散排出，而排出的电解液液面始终与排液细管6底端的压板63贴合；当预冷却完毕后，则可开始注液，当压板离开电池槽内部底面时，排液细管内的电解液便可排出，矩形阵列分布的排液细管也可实现多方位同时填充电解液，实现均匀填充，避免局部热量聚集过快；在上述填充的过程中液面始终与压板贴合；

电解液会与电池槽内的极板快速反应而产生热量，大部分热量会被冷却水槽1吸收，而传导至待填充电解液的热量，一部分在由下至上的传导过程中被排液细管6散出，另一部分被顶端的冷却腔21吸收；通过上述能够实现注液过程中进行多处冷却，即可对电池槽进行降温冷却，也可对待填充液体进行冷却冷却，避免待填充液体被反应热量加热；

S4、注液完毕后，取下电池槽。

通过上述步骤注液，电池反应升温最高可至40-50℃，相较于现有技术中电池内温度的最高可至60℃，升温得到了有效的控制，有效的保证了注液稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：包括冷却水槽，所述冷却水槽的顶部安装有电解液储存盒，所述电解液储存盒的壳体夹层部分为冷却腔，所述冷却水槽、冷却腔的外部均连通有冷却水供给管路，所述冷却水槽用以吸收电池槽内的反应热量，所述电解液储存盒用以对待填充电解液预冷却；

所述电解液储存盒的内部滑动连接有水平设置的滑板，所述滑板的内部开设有矩形阵列分布的导流口，每个所述导流口的底部均对应连通有排液细管，所述排液细管垂直设于滑板的底面且滑动贯穿电解液储存盒的底面，所述排液细管用以分散排出电解液进而消除排液温升；

所述滑板的顶部连接升降机构，所述升降机构用以带动滑板、各个排液细管同步向上运动。

2.根据权利要求1所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：所述排液细管包括管体、散热片、压板，所述管体的外壁设有螺旋分布的散热片，所述管体为细长状且底端为锥形，所述管体的底端垂直设有压板，所述压板的中心处开设有与管体配合的通孔。

3.根据权利要求2所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：所述滑板的顶面中心处垂直设有滑管，所述滑管滑动贯穿电解液储存盒的顶面中心处，所述滑管为中空结构，所述滑管的顶端为加液口、底端侧壁开设有排液口，所述加液口配合连接密封塞，所述排液口置于电解液储存盒内，所述滑管的侧壁连接升降机构，所述升降机构用以带动滑管、滑板以及各个排液细管同步运动。

4.根据权利要求3所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：所述滑管滑动贯穿于电解液储存盒顶面的操作孔，所述滑管与操作孔之间安装有工字形的密封套筒；所述滑板的外壁嵌入有密封环，所述密封环贴合于电解液储存盒的内壁。

5.根据权利要求4所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：所述滑管的顶部侧壁设有齿条，所述升降机构包括支杆、转动电机以及齿轮，所述齿轮啮合连接齿条，所述齿轮安装于转动电机的输出端，所述转动电机通过支杆固定于电解液储存盒上。

6.根据权利要求1所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸装置，其特征在于：所述冷却水供给管路包括冷却水进管、冷却水出管，所述冷却腔、冷却水槽的入口端并联至冷却水进管，所述冷却腔、冷却水槽的出口端并联至冷却水出管。

7.石墨烯铅碳电池生产用注酸方法，其特征在于：应用上述权利要求5所述的注酸装置，所述注酸方法包括以下步骤：

S1、注液前准备：

将电池槽安装在冷却水槽内，电池槽的浸入深度与电解液的填充高度相同；

打开水阀，使得冷却水在整个加工过程始终循环流过冷却腔和冷却水槽；

S2、电解液预冷却：

升降机构驱动滑板运动至电解液储存盒的内部最底端；气动杆驱动电解液储存盒整体向下运动，使得各个排液细管的底端与电池槽的内部底面贴合；

拔去密封塞，将待填充的电解液通过滑管填充至电解液储存盒、各个排液细管内，电池槽的内部底面会从底部封堵各个排液细管，避免电解液提前流出，最后盖上密封塞；

电解液在排液细管、电解液储存盒内静置1-5min，位于电解液储存盒内的电解液会被冷却腔吸热降温；冷却水槽在排液细管的外部形成低温环境，使得排液细管可将其内的电解液降温；实现电解液预冷却；

S3、分散注液：

升降机构驱动滑管、滑板以及各个排液细管同步缓慢向上运动，电解液便可通过各个排液细管分散排出，而排出的电解液液面始终与排液细管底端的压板贴合；

电解液会与电池槽内的极板快速反应而产生热量，大部分热量会被冷却水槽吸收，而传导至待填充电解液的热量，一部分在由下至上的传导过程中被排液细管散出，另一部分被顶端的冷却腔吸收；

S4、注液完毕后，取下电池槽。

8.根据权利要求7所述的石墨烯铅碳电池生产用注酸方法，其特征在于：所述将待填充的电解液通过滑管填充至电解液储存盒、各个排液细管内具体的为：电解液通过滑管顶端的加液口加入，然后沿着滑管向下流动，通过排液口流出至电解液储存盒内、滑板的顶部，最后电解液再通过各个导流口向下分散至各个排液细管内。

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