CN2519422Y - 能够快速充电的长寿命蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于汽车、摩托车、电动车辆、船舶等能源装置上能够快速充电的长寿命蓄电池。它包括一个由绝缘材料制作的电池槽4和安放在电池槽(4)电解液(7)中由多排隔板(3)间隔排列的正、负极板(1A、1B),以及汇集正、负极板的汇流排(2)和其伸出电池盖(5)的接线柱(6),其特殊之处是用轻金属或复合材料作基体骨架的两极板(正极板1A,负极板1B)两侧表面镀有二层都是活性物质涂层或镀层,电解液(7)加有添加剂的复合电解液。它能使极板中的微孔率巨增,电解液能快速渗透进入内部与反应活性物质接触。能够深度放电,可用大电流快速充电,10分左右即可完成充电。比传统蓄电池仅能输出60%的比能量提升40%。充放电循环寿命3倍以上,内阻小30倍,双极性的极板改变了传统蓄电池单极性极板组合并联串联笨大的缺陷。

Description

能够快速充电的长寿命蓄电池

1.技术领域

本实用新型涉及一种用于汽车、摩托车、船舶等设备上使用的铅酸蓄电池。特别是能用于电动自行车能源装置上能够快速充电的长寿命蓄电池。

本实用新型是对现有铅酸蓄电池的改进。

2.背景技术

公知技术中的铅酸蓄电池主要由浸泡于电池槽盒电解液中用二氧化铅pbo₂活性物质作涂层的正负极板和间隔其间的隔板，以及输出电流的汇流排和接线柱等组成。极板上仅有一层用两种不同物质组成的涂层，电解液是无添加剂的稀硫酸溶液。它的极板为单极性极板，一个极板一个极性(正极或负极)，单体电池电压为2伏。通常用3个或6个单体铅酸蓄电池组合或6伏或12伏。它是各行各业使用较多的小型能源装置。因其价低，制造简单，使用时间长而被普遍使用。其不足之处是正极表面的活性物质孔率低。仅有部分物质参加化学反应，化学反应仅在活性物质表面进行，而且很容易形成表面硫酸化，当硫酸化达到一定程度时，电化学反应就不可逆，导致蓄电池失效。它的比能量较低，仅有25-30Wh/kg左右，一般只能输出50％左右的电能，效率相当低，还不能深度放电，深度放电过度，电池就可能会报废。其次是充放电循环寿命短，仅250次左右，仅能使用一年左右，达不到电动车辆的使用寿命要求。再其是内阻大，只能小电流充电，充电时间通常需要8小时以上。所采用的铅Pb极板骨架，比重大，且笨重。电动车充电一次电后，只能行驶100-150km，不能远程行驶。

3.发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种能增大极板微孔率，电解液能快速渗透进入内部与反应活性物质接触。能够深度放电，内阻小，循环使用寿命长，可用大电流快速充电，充电时间短，重量轻的蓄电池。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：一个由绝缘材料制作的电池槽4和安放在电池槽电解液7中由多排隔板3间隔排列的正负极板1A、1B以及汇集正负极板的汇流排2和其伸出电池盖5的接线柱6组成的蓄电池，其特殊之处是：用轻金属或复合材料作基体骨架的两极板(正极板1A，负极板1B)两侧表面上至少有二层活性物质涂层或镀层，电池槽中的电解液是加有改善电解液性能的添加剂的复合电解液。

本实用新型的优选实施例1，可以是将两极板(1A、1B)的外表面与最外层活性物质涂层中间增加了一层铅Pb、镉cd涂层或镀层。

本实用新型的优选实施例2，两极板(1A、1B)外表面的涂层或镀层可以是颗粒晶体二氧化铅。

本实用新型的优选实施例3，是所述的轻金属可以是铝或铝合金，也可以是钛Ti或钛合金，还可以是其它类似的轻金属材料。

本实用新型的优选实施例4，是所述的复合材料可以是玻纤维，还可以是炭纤维或其他类似的复合材料。

本实用新型的优选实施例5，所述的隔板3可以是富液式吸液复合玻纤维制成，也可以是合成纤维或其它类的非金属材料制成。

本实用新型优选实施例6，所述的两极板(1A、1B)的基体骨架可以是一端制有圆弧形的弯边，也可以是两端都制有圆弧形的弯边。

本实用新型的优选实施例7，可以是按上述1-6实施例完成的蓄电池，而安放在电池槽4电解液中的由隔板3间隔排列组合成的极板(1A、1B)是水平放置的，双极性的极板也可以是垂直竖放的，构成极板水平或垂直放置组合排列而成的双极性蓄电池结构。但其中至少有一对单极性的极板。

本实用新型的优选实施例8，可以是按上述实施例1--7的形式，在蓄电池稀硫酸溶液电解液中加入聚氟烷烃磺酸或聚乙稀亚胺，硫酸钴，炭制粉末。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

1、电池极板采用了双层或多层涂层，其中新增的pb、cd涂层作为过渡层，它不直接参与电池的化学反映。

2、仅用一种类型的活性物质制作极板，涂层比传统电池用两种不种配方的活性物质成本低，简化了生产和技术管理。

3、采用暗综色至黑色结晶状的pbo₂作极板的活性物质作涂层比传统棕色细片状粉末型的pbo₂作涂层的孔率的内阻小，加上新增的pb、cd涂层或镀层使得极板中的微孔率大增，极大地增加了电解液渗入内部与活性物质反应的接触面和快速渗透的速度。化学反应不仅在活性物质的外表参与了化学反应同时也在内部使活性物质几乎全部参与了化学反应。其结果是效率大大提高，使之能够达到或接近100％。活性物质外表面硫酸化的现象也消失了。深度放电输出全部能量，比传统蓄电池仅能输出60％的比能量提升40％。充放电循环寿命比传统蓄电池长3倍以上，(即可使用3年以上)。内阻小30倍以上，可以用大电流快速充电，充电时间10分左右即可完成。

4、不用传统铅酸蓄电池常用的铅或铅合金作极板骨架，采用轻金属及其合金。如用Ti或Al作骨架，重量可减轻2.5-4倍，(pb比重11.384/cm³，Ti是4.5g/cm³，Al是2.71g/cm³)。结构为四层。

5、采用非金属取代笨重的铅，如用玻(炭)纤维增强导电复合材料(比重约1.5g/cm³)作极板骨架，可减轻极板骨架7.5倍的重量(即11.34/1.5＝7.5)。结构为三层。

6、不用单一材料作隔板，使用多种材料复合的富液式吸液隔板，可增加含液量，增加了强度和微孔率，使极板间的离子流动阻力大大减小，更通畅，加快了电化学反应的速度。

7、使用了能改善电解液性能的添加剂。如在稀硫酸溶液电解液中加入聚氟烷烃磺酸或聚乙稀亚胺，硫酸钴，炭制粉末，增强和提高了蓄电池的综合性能，延长了铅酸蓄电池充放电循环使用寿命。

8、采用水平组合排列极板，可使电解液不易分层化，活性物质不易脱落，可延长铅酸蓄电池充放电循环使用寿命。

9、带双极性的极板组合排列成的蓄电池，改变了传统蓄电池单极性极板组合并联或串联笨大的的状况，同时还可取消汇流排，使极板间的内阻更小，重量减轻。厚度减薄，电池组装更简单，方便快捷。

10、附图说明

图1为实用新型结构示意图。

图2为本实用新型以铅或铅锑合金作极板基体骨架的极板结构示意图。

图3为本实用新型以玻(碳)导电复合材料作基体骨架的极板

图4为实用新型以铝或铝合金作极板基体骨架的极板结构示意图。

图5为图2的剖面视图。

图6为图3的剖面视图。

图7为图4的剖面视图。

图8为本实用新型极板水平重叠组合的双极性极板电池结构截面图。

图9为本实用新型极板水平重叠组合的双极性极板电池结构截面图。

图10为本实用新型极板垂直(竖放)的双极性极板电池结构截面图。

图11为本实用新型双极性电池极板结构截面图。

图12为本实用新型单极性电池极板结构截面图。

5。实施方式

图1示出了本实用新型的一个最佳实施例，其中用塑料绝缘材料制作的电池槽4和电池盖5，以及装套于电池盖5的两个接线柱6的汇流排2通常采用现有技术。汇流排2，极板基体骨架采用机械冷冲压加工，以避免和减少传统熔浇铸对环境的污染和对生产工人健康的危害，同时还可提高自动化生产的速率，降低成本。在极板1A、1B的外表与最外层活性物质Pbo₂涂层中间增加一层Pb、cd涂层或镀层，构成双层单极性极板结构，其中极板1和隔板3为传统型的垂直竖放排列。隔板3可用多种材料复合的常用的铅或铅合金作极板骨架，也可用钛或钛合金，铅或铅合金之类的轻金属材料，还可以采用如玻(炭)纤维增强的导电复合材料作极板基体骨架。这样既可大大减轻电池的自身重量，又能达到和超过传统极板的效能作用。极板也可以采用如图2、图5所示的pb或sb作极板基体骨架9，其不同之处是在基体骨架9的两侧面涂有pb、cd镀层10和暗综色至黑色的晶体状pbo₂涂层11。作活性物质涂层。它是一种均相、高孔率，内阻极低的粒状晶体。电解液7是添加有聚氟烷烃磺酸或聚乙稀亚胺、硫酸钴、碳制粉末和稀硫酸组成的复合电解液。电池内腔可填塞粒状Sio₂8。极板1的基体骨架9也可采用图3、图6所示的三层结构。其中极板1的基体骨架采用玻纤或碳纤导电复合材料，内层为pb或pb-sb镀层12，中层13为cd-pb电镀层，外层14为暗综色至黑色的pbo₂晶体。极板1的基体骨架9还可以是采用图4图7的四层结构。其中极板1的基体骨架9采用轻金属的Al或Al合金；或钛Ti或Ti合金，第一层15为导电复合保护涂层，第二层16为pb或pb-sb镀层，起保护导电作用，第三层17为pb-cd镀层，第四层18为仍为暗综色至黑色pbo₂晶体。

为使极板间的内阻更小，组装更简单，更方便和快捷可取消单极电池极板间的并联或串联的汇流排2，本发明可以是图8、图9、图10及图11、图12所描述的由双极性极板水平或垂直重叠组合构成的组装结构。图中示出的双极性极板结构如图11、图12所示，极板的正极29为外层，负极为内层。图12中的正极或负极可按需要而定，无需事先设定。在图8、图9叠式组装的双极性电池中塑料垫板25下端装有单极性正极板23，其弯边上制有正极接线孔21。在塑料电池槽4内腔右侧边装有反L型汇流排30。装有单极性负极板27，双级性极板26和吸液式(饱食稀硫酸复合液)复合隔板24的端头与汇流排30之间装有塑料垫板25。图8、图9、图10中的极板可以是以铅或铅合金为基体骨架的双涂层(镀层)结构。图10为双极性极板竖放(垂直)组装的本实用新型结构。双极性极板蓄电池的电压可以按单体电池个数计算。图8、图9、图10中的电压可计算为6×2.2＝13.2V。

Claims (9)

1、一种用于汽车、摩托车、电动车辆、船舶等能源装置上的蓄电池，包括一个由绝缘材料制作的电池槽4和安放在电池槽(4)电解液(7)中由多排隔板(3)间隔排列的正、负极板(1A、1B)，以及汇集正、负极板的汇流排(2)和其伸出电池盖(5)的接线柱(6)，其特征在于：用轻金属或复合材料作基体骨架的两极板(正极板1A，负极板1B)两侧表面上至少涂有或镀有二层都是活性物质涂层或镀层，电池槽(4)中的电解液(7)是加有添加剂的复合电解液。

2、按权利要求1所述的蓄电池，基特征在于所说的两极板(1A、1B)的外表面与最外活性物质涂层中间增加了一层铅pb、镉cd涂层或镀层。

3、按权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于两极板(1A、1B)的外表面的涂层是颗粒晶体活性物质pbo₂。

4、按权利要求1或2或3所述的蓄电池，其特征在于所说的轻金属包括铝Al或铝合金、钛Ti或钛合金，或其它类似的轻金属材料。

5、按权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于所说的复合材料包括玻纤维或碳纤维，或类似的其它复合材料。

6、按权利要求1所述的蓄电池，其特征在于所说的隔板3由富液式吸液复合玻纤维或合成纤维或类似的多种材料复合材料制成。

7、按权利要求7所述的蓄电池，其特征在于所述的两极板(1A、1B)的基体骨架一端或两端均有圆弧形的弯边。

8、按权利要求4或5或6所述的蓄电池，其特征在于安放在电池槽4电解液7中的极板3间隔排列的极板(1A、1B)是水平或竖直放置的双极性或单极性结构。

9、按权利要求8所述的蓄电池，其特征在于所述的改善电解液性能的添加剂包括电池内腔填塞的粒状sio₂8和添加于电解液7中的聚氟烷烃磺酸或聚乙稀亚胺、硫酸钴和碳制粉末。

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