CN1216430C - 高电压动力型铅酸蓄电池复合材料极板 - Google Patents

Abstract

一种新颖的高电压铅酸蓄电池的复合材料极板，涉及动力型铅酸蓄电池的改进。采用耐酸、绝缘的高分子基复合材料(或塑料)制作带有铅箔支承格栅结构的极板框架，将极板铅箔夹持于框架间，以提高极板组件的强度和刚度，提高极板的工艺性，使高电压铅酸蓄电池具有实现的可能。该蓄电池可用于各种电动汽车以及需要高电压电源的设备。

Description

高电压动力型铅酸蓄电池复合材料极板

所属技术领域：

本发明涉及动力型铅酸蓄电池的改进。

背景技术：

铅酸蓄电池已经有百年历史，在长时期的生产使用过程中，积累了丰富的经验，也取得了很多技术上的进展，就目前而言，在应用范围、生产量、可靠性、技术成熟程度，以及生产成本等方面，还没有其它任何一种蓄电池可以和铅酸电池相比拟的。但是铅酸蓄电池也有他致命的弱点，一是对环境污染，二是重量太大比能量低。关于环境污染，由于废旧电池的回收技术已经很成熟了，主要是对蓄电池的回收管理，在这方面加以妥善组织，污染问题是可以解决的。但是要提高铅酸蓄电池的比能量就比较困难了。铅酸蓄电池的基本原理是：

正极

负极

对于一个典型的铅酸电池的电化学单元而言，其标准电压U＝2V，而容量则取决于参予电化学反应的活性物质的数量。因此，要减轻蓄电池的重量，提高其比能量时，着重点不在于减少正、负极涂膏以及相应的电解液，而是要提高参与化学反应的量，只能是减轻极板格栅的重量，这就受到很大的制约，所以铅酸蓄电池的比能量一直保持在30-35W·H/Kg之间，要达到40W·H/Kg都很难。

特别是在电动汽车上，要求电池组的电压很高，一般都在240-360V之间，其它有400V以上的，对于铅酸蓄电池而言，必然会出现多达200个以的标准电化学单元串联起来的情况，其可靠性必然要降低。

为了提高蓄电池的电压，发明人于2002年12月26日曾申请了一项发明专利“高电压动力型蓄电池”，申请号为02158598.9，该项专利是针对多种不同的电池的发明。对于铅酸蓄电池而言，其基本原理及结构是相同的，但极板的结构具有特殊性。由于铅的强度及刚度都很小，特别是轧制到0.2mm以下，铅箔是没有刚度的，既难于固定到极板框架上，更不可能在其上涂刷涂层。因此，为了开发出高电压铅酸蓄电池，还必须解决高电压铅酸蓄电池的极板结构及其制作工艺。

发明内容：

本发明的目的是通过解决铅酸蓄电池极板的结构及成型方法，使高电压铅酸蓄电池能够实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

1、一种高电压动力型铅酸蓄电池的复合材料极板，其至少包括：铅箔制作的极板、支承极板的带格栅结构的极板框架、涂刷于极板两面的正负极灰膏，该蓄电池在极板两面的极板框架，带有支承铅箔的格栅结构，利用边框部分将铅箔与两边的极板框架粘合为一整体，使成为复合材料极板；复合材料极板两边的涂层是不同的，一面为正极涂膏，另一面为负极涂膏，是一种双极性的复合材料极板；

2、复合材料极板是按一定顺序排列的，例如正极向上，按序排列后，在相邻极板之间的边框部分涂胶密封，加隔板注电解液后，形成独立的电化学单元；

3、相邻电化学单元之间，通过金属极板的连接，形成了电化学单元的串联，两边端面无涂层，连引出线至蓄电池的接线柱，就形成了高电压动力蓄电池。

本发明的有益效果是：

1.铅箔是没有强度和刚度的，不可能进行后续加工，当铅箔的两边各附加一个复合材料的极板后，形成了极板组件——复合材料极板，提高了极板的强度和刚度，提高了板极的工艺性，可以进行后续加工，使高压铅酸电池具有了实现的可能性；附于铅箔两边的复合材料是高分子基材料，除了具有较高的强度和刚度外，同时还具有绝缘和耐酸蚀的特性，可以满足铅酸电池的要求。

2.由于复合材料的比重较小，可以减轻极板重量，提高铅酸电池的比能量，根据试制的样品测算，这种高电压铅酸电池的比能量可达50W·H/Kg以上。

3.由于相邻电化学单元之间的连接不是采用极板与极板之间另加的接耳及汇流排，而是由大面积金属铅极板直接连结，活性物质与铅极板之间的最大距离不超过1mm，蓄电池的内阻可以降至很小，可以允许大电流充电放电，大幅度提高了蓄电池的比功率。

4.这种复合材料制作的蓄电池的结构紧凑，减小了所占用的空间，其体积比能量得到很大提高。

附图说明：

下面结合附图，对本发明作进一步说明。

图1为高电压铅酸电池的复合材料极板。

图1中，I——正面框架；II——铅箔；III——背面框架。

1——边框；2——定位槽；3——格栅；4——正极涂膏；

5——定位棱；6——负极涂膏。

具体实施方式：

以下结合一个实施例对本发明的具体实施方法作进一步说明：

1.利用轧机轧制铅板，根据设计要求厚度b＝0.1～0.2mm；

2.将轧制的铅箔按设计要求剪切成规定尺寸；

3.根据产品具体要求，设计极板框架模具，并制极板框架，框架包括边框及格栅结构，还包括正面及负面框架；

4.将剪切好的铅箔放置到背向极板框架上，在放置前在框架的边框上要刷涂粘结胶。(注意：格栅部位不可涂胶)

5.将正面极板框架覆置铅箔的背向极板框架上，在边框部分涂胶，对正定位槽后，用压机压紧，挤出多余的胶液；

6.胶液固化；

7.在正向框架面上刮涂正极灰膏，要求灰膏与格栅齐平；

8.在背向框架面刮涂负极灰膏，要求灰膏与格栅齐平；(注意：由于正负极涂层的厚度不同，格栅的高度也不同，不可搞错)

9.用压机将涂有正负极涂层的极板压实，去除多余水分；

10.浸酸(按常规)。

11.极板固化、干燥(常规)。

12.根据设计要求的电压进行组合，需要的极片数n＝U/2+1

式中：U——电池电压

n——极片数

在上述极片中有两片为端片，其中一片只涂正极涂层，另一片只涂负极涂层，标准极片为n-2片。端片的无涂层面连引出线接蓄电池的接线柱。

12.组合时，在极板框架的边框处涂胶，并在压机上压紧；

13.灌注电解液(常规)；

14.化成、放电、充电(常规)。

Claims (3)

1、一种高电压动力型铅酸蓄电池的复合材料极板，其至少包括：铅箔制作的极板、支承极板的带格栅结构的极板框架、涂刷于极板两面的正负极灰膏，其特征在于该蓄电池的铅箔除了承担极板的作用而外，电化学单元间的导电也由铅箔承担，在极板两面的极板框架带有支承铅箔的格栅结构，利用边框部分将铅箔与两边的极板框架粘合为一整体，使成为复合材料极板。

2、根据权利要求1所述的高电压动力型铅酸蓄电池的复合材料极板，其特征在于，相邻电化学单元间的连接，没有采用极板之间另行设置接耳及汇流排的办法，而是利用大面积的金属极板直接连接。

3、根据权利要求1所述的高电压动力型铅酸蓄电池的复合材料极板，其特征在于，极板两边的涂层是不同的，一面为正极涂膏，另一面为负极涂膏，相邻极板之间的边框部分涂胶密封，加注电解液后，形成独立的电化学单元，相邻电化学单元通过金属极板连接，形成高电压动力蓄电池。