铅酸蓄电池和铅酸蓄电池组制造技术

本实用新型专利技术公开了一种铅酸蓄电池，该蓄电池包括正电极、负电极、电池壳、电流汇流体，正电极和负电极的物理形状为柱条状，正电极柱条和负电极柱条相互平行且彼此邻靠或嵌套排布，正电极柱条和负电极柱条之间用隔板相互隔离；正电极柱条和负电极柱条各自包括有活性物质和电流集流体，所述集流体本身至少有一部分设置在活性物质内部或表面，集流体一端与活性物质导电性接触或结合，另一端与汇流体或电池间连接体或电池输出端点中的至少一种导电性连接。实用新型专利技术还公开了由上述铅酸蓄电池组成的铅酸蓄电池组。本实用新型专利技术通过改进铅酸蓄电池正负电极的形状和阵列排布结构，显著提高了铅酸蓄电池的比能量、深放电、大电流放电能力、循环使用寿命等性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及蓄电池，特别是涉及铅酸蓄电池和铅酸蓄电池组。
技术介绍
铅酸蓄电池自1859年由法国人普兰特(planté)技术至今，已经有150多年的历史，其间经历过多次重大改进。技术进步和其固有的电化学系统特性，使其已具有了相对较好的性价比、稳定性和安全性，并成为目前全球应用最广、市场份额最大的二次电池，广泛应用在交通、通讯基站、储能、牵引等领域。然而，随着近年相关行业的发展、新兴产业的兴起，现有铅酸蓄电池的性能，例如比能量、比功率、使用寿命等，被期望达到更好、更高的水平。因此，在铅酸蓄电池现有技术和应用的基础上，升级铅酸蓄电池性能，如比能量、比功率、使用寿命等，同时做好相关的环保工作，有利于更好地促进全球经济发展和社会进步。目前，铅酸蓄电池按电池或电极的构造特征，一般有平面板栅式铅酸蓄电池、卷绕式铅酸蓄电池、管式铅酸蓄电池、双极式铅酸蓄电池、泡沫板栅铅酸蓄电池、超级电容器铅酸蓄电池、铅碳电池等。铅酸蓄电池较多见的是以蓄电池组的形式进行生产和应用。现行应用中，平面板栅式铅酸蓄电池制造工艺相对简单，但是产品比能量相对较低、深放电和大电流放电能力相对较差、循环使用寿命相对较短；管式铅酸蓄电池的深放电能力和电池寿命相对有所提高，但是其正、负极制备工艺兼容性较差，因而工艺较复杂，且其电池比能量和大电流放电能力仍不够理想；卷绕式铅酸蓄电池在电池的寿命、比能量、大电流放电能力等方面均有相对较好的提高，但是该产品对制作工艺控制要求高、设备成本贵，且形成电池组时，其圆柱状单电池外型使得整个电池组的体积比能量也变得较低；双极式铅酸蓄电池、泡沫板栅铅酸蓄电池由于其所使用的电极集流体材料自身固有的较难克服的缺点，如钝化、量产困难等问题，使其多年以来至今基本仍停留在实验室阶段；超级电容器铅酸蓄电池或铅碳电池，虽然在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下的模拟应用已获得较好的结果报道，如大电流充放电性能、循环寿命方面，但是存在电容器电极与电池电极兼容制造、使用上的困难、电池热失控问题，这使其较难被推广适用于众多其它应用场合。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题之一是提供一种铅酸蓄电池，它可以明显提高铅酸蓄电池的比能量、深放电、大电流放电能力、循环使用寿命等性能，并有利于降低超级电容器铅酸蓄电池其电容器电极与电池电极制备和使用上的困难，防止或减轻电池热失控。为解决上述技术问题，本技术的铅酸蓄电池，包括正电极、负电极、电池壳、电流汇流体，正电极和负电极的物理形状为柱条状，正电极柱条和负电极柱条相互平行且彼此邻靠或嵌套排布，正电极柱条和负电极柱条之间设置有隔板，隔板防止正、负极之间电流短路但允许电解液自由扩散和离子迁移；正电极柱条和负电极柱条各自包括有活性物质和电流集流体，所述集流体本身至少有一部分设置在活性物质内部或表面，集流体一端与活性物质导电性接触或结合，另一端与所述汇流体、或电池间连接体或电池输出端点中的至少一种导电性连接。其中所述集流体另一端与电池输出端点的导电性连接包括所述集流体的另一端与电池输出端子相连接或直接作为电池输出端。所述正电极、负电极柱条的径向横截面形状包括：单边形、多边形、圆形、椭圆形、螺旋形、环形中的一种或多种。其中，多边形的边可以是直边、弧形边或不规则形，每条边的类型和长度可以相同，也可以不同。所述环形包括圆环形、三角形环形、方形环形、六边形环型、椭圆环形或其它多边形环形中的一种或多种。正电极、负电极的径向横截面形状可以相同，也可以不同。径向横截面是指垂直于电极柱条轴向的截面。所述正电极柱条、负电极柱条的上、下部分直径可以相同，也可以不同。电极柱条在轴向方向的长度以及在径向方向的尺寸均≧1nm。所述电极排布形成阵列，所有正电极或所有负电极形成的阵列其排列花样包括但不限于：x边形(x≥1)、圆形、椭圆、螺旋形、环或多重环形，其中的一种或多种；x边形的边包括：直边、曲边、不规则边，其中的一种或多种。x边形的各边类型彼此相同或不相同，各边长度相同或不相同。所述电极阵列中，每一个正极柱条周围邻靠着或内部嵌入排布着的负极柱条的数目，与每一个负极柱条周围邻靠或内部嵌入排布着的正极柱条数目可以相等，也可以不相等。所述活性物质可以采用蓄电池中常用的活性物质，其状态不限，例如可以是粉末、膏状、固化状态或胶体等状态。所述集流体的物理形状包括：柱状、管筒状、网片、平板式、网柱、笼形、立体栅格、螺旋状、树枝状、发射状、卷绕式、海绵体、泡沫中的一种或多种。集流体的材料可以使用铅、铅合金或其他金属及金属合金、复合材料等。管筒状集流体包括侧壁上带有孔洞的、侧壁完整面的、管筒口两端开口的、管筒口单端开口、管筒口两端封闭孔形成封闭空腔的，其中的一种或多种。所述隔板的构型与电极的外形相适应，可以是单片的板或单个空腔，也可以是多个空腔通过腔壁或腔底连成的空腔阵列。具有空腔的隔板的空腔径向横截面形状包括：多边形、圆形、椭圆、螺旋形、卷绕式、环形、多重环形中的一种或多种。具有空腔的隔板的两端可以都开口，也可以只有一端开口。具有空腔的隔板可以起到装载活性物质，以及固定、支撑活性物质以限制活性物质变形的作用。所述隔板的材料可以是：木、纸纤维、橡胶、PVC、玻璃纤维、超细玻璃纤维、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、绦纶、ABS塑料及这些材料的复合材料中的一种或多种。所述隔板空腔的阵列与电极阵列相适应。所述蓄电池中还可以用隔离材料划分成多个电极室，将电极放置在电极室内，以对电极起到机械固定和支撑的作用。一个电极室内可以放置一个或多个电极，电极室的构型与电极相匹配，电极室的材料可以使用塑料、环氧树脂、陶瓷或其它复合材料。电极室的侧壁上开有通孔，以使电解液、离子能在电极室之间自由扩散和迁移。对于空腔状的隔板，电极室可以在隔板腔内，也可以在隔板腔外。所述蓄电池的密封，可以采用所有电极整体密封方式(即密封材料与电池壳侧壁形成封闭电极的密封空间，封住其中的固体、液体、气体)，或者还可以采用先对单根电极作仅阻止固体、液体外溢的阻挡，再对所有电极进行整体密封(可以用环氧树脂、带有安全阀的塑料盖对所有电极进行整体密封，阻止气体、液体和固体外溢)的密封方式。电极集流体在与电极密封的交接处也是密封的，以防止电极所处空间的气体、液体、固体从此处泄露腐蚀、污染汇流体。密封可以带有出气阀门或直接出气口，出气阀门或直接出气口流出的气体可以直接通到电池外部，也可以汇集并被引导后，经其他排气口或阀门流到电池外部。密封结构中的气体通道可以是单管、双套管或多层套管。密封材料可以使用塑料、橡胶、电池密封胶、环氧树脂、复合材料中的一种或多种。所述集流体与汇流体，以及汇流体之间的连接方式既可以采用封内汇流方式，也可以采用封外汇流方式。所述封内汇流方式为所有汇流连接点和汇流体均处在电极密封空间内部。所述封外汇流方式为所有汇流连接点和汇流体中至少有一处处在电极密封空间外部。汇流时，电池的正、负极汇流体之间不接触或绝缘，正、负电极各自的汇流可以在同一层(必要时可以采用跳线连接)，也可以分层进行汇流，即所述封外汇流连接结构中的所有汇流连接点、汇流体分布在一层以上平面上。集流体和汇流体的连接可以是固定连接，也可以是活动连接，或包括固定连接与活动连接的混和连接方式。固定连接包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
铅酸蓄电池，包括正电极、负电极、电池壳、电流汇流体，其特征在于，所述正电极和负电极的物理形状为柱条状，正电极柱条和负电极柱条相互平行且彼此邻靠或嵌套排布，正电极柱条和负电极柱条之间用隔板相互隔离；正电极柱条和负电极柱条各自包括有活性物质和电流集流体，所述集流体至少有一部分设置在活性物质内部或表面，集流体一端与活性物质导电性接触或结合，另一端与所述汇流体或电池间连接体或电池输出端点中的至少一种导电性连接。

【技术特征摘要】
1.铅酸蓄电池，包括正电极、负电极、电池壳、电流汇流体，其特征在于，所述正电极和负电极的物理形状为柱条状，正电极柱条和负电极柱条相互平行且彼此邻靠或嵌套排布，正电极柱条和负电极柱条之间用隔板相互隔离；正电极柱条和负电极柱条各自包括有活性物质和电流集流体，所述集流体至少有一部分设置在活性物质内部或表面，集流体一端与活性物质导电性接触或结合，另一端与所述汇流体或电池间连接体或电池输出端点中的至少一种导电性连接。2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，正电极、负电极柱条的径向横截面形状包括：单边形、多边形、圆形、椭圆形、螺旋形、环形中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述集流体的物理形状包括：柱状、管筒状、网片、平板式、网柱、笼形、立体栅格、螺旋状、树枝状、发射状、卷绕式、海绵体、泡沫中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述隔板为单片板、单个空腔或者多个空腔通过腔壁或腔底连成的空腔阵列，空腔状隔板的空腔径向横截面形状包括：多边形、圆形、椭圆、螺旋形、卷绕式、环形、多重环形中的一种或多种，各隔板或隔板空腔的排列阵列花样包括：z边形、圆形、椭圆、螺旋形、环或多重环形中的一种或多种；其中，z≥1。5.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池还包括有电极室，电极室内的电极数目为大于或等于1。6.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池的集流体与汇流体以及汇流体之间的汇流连接结构为封外汇流连接结构；所述封外汇流连接结构为所有电流汇流连接点和汇流体中至少有一处在电极所处密封空间外。7.根据权利要求6所述的蓄电池，其特征在于，集流体与汇流体或汇流体之间的汇流连接包括固定连接、活动连接、固定和活动混合连接。8.根据权利要求6所述的蓄电池，其特征在于，所述封外汇流连接结构中的所有汇流连接点、汇流体分布在一层以上平面上。9.根据权利要求1或6所述的蓄电池，其特征在于，所述汇流体的材料包括铅、铅合金、铅基复合材料、铝、铝合金、铝基复合材料、铜、铜合金、铜基复合材料、银、银合金、银基复合材料、铁、铁合金、铁基复合材料、钛、钛合金、钛基复合材料、锡、锡合金、非金属锡化合物、锡基复合材料、碳材料、碳基复合材料中的一种。10.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述活性物质为电池活性物质、电容活性物质、电池活性物质和电容活性物质的混合物中的一种。11.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池还包括有用来辅助调节蓄电池性能的调平电极。12.根据权利要求11所述的蓄电池，其特征在于，所述调平电极的总容量在所述蓄电池额定容量的10％以内。13.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述正电极、负电极为平板式电极。14.根据权利要求1中所述的蓄电池，其特征在于，电池电极排布阵列中所有正极或所有负极形成的阵列其排列花样包括：x边形、圆形、椭圆、螺旋形、环形或多重环形中的一种或多种；其中，x≥1。15.根据权利要求10中所述的蓄电池，其特征在于，不同种活性物质分别处于不同的电极柱条中。16.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述蓄电池的密封结构中的气体通道为单管、双套管或多层套管。17.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春晓，
申请(专利权)人：杨春晓，
类型：新型
国别省市：上海;31