一种三端子电场效应型铅酸蓄电池及其充放电方法技术

本发明专利技术公开了一种三端子电场效应型铅酸蓄电池及其充放电方法。该蓄电池包括塑料外壳，负极板、隔板、电解液、绝缘电场栅板、正极板、正极端子、电场端子、负极端子，所述塑料外壳内装有电解液，所述负极板、正极板、间隔板和绝缘电场栅板浸在电解液中，所述负极板引出负极端子，正极板引出正极端子，所述隔板内设有绝缘电场栅板，所述绝缘电场栅板引出电场端子。充电时，电场电源的负极连接电场端子，正极连接铅酸蓄电池的正极端子；充电稳压电源的正极连接铅酸蓄电池的正极端子，负极连接铅酸蓄电池的负极端子；放电时，场电源的负极连接电场端子，正极连接铅酸蓄电池的负极端子。该蓄电池快速充电，且延长铅酸蓄电池的使用寿命。

A three terminal electric field effect lead-acid battery and its charging and discharging method

The invention discloses a three terminal electric field effect lead-acid battery and its charging and discharging method. The battery comprises a plastic shell, anode plate, separator, electrolyte, electric insulation grid plate, anode plate, a cathode terminal, the terminal and the negative terminal of the electric field, the plastic shell is arranged in the electrolyte, the negative electrode plate, positive plate and spacer plate and insulation grid plate immersed in the electrolytic solution, the extraction of negative plates the negative terminal of the positive plate, leads to the positive terminal of the partition board is arranged in the electric field of grid, the grid insulation electric field leads to electric terminals. When charging, the negative electric field power supply connecting electric terminals, positive electrode terminals connected to lead-acid battery; cathode anode terminal power supply connection charging of lead-acid battery, cathode terminal of lead-acid battery; discharge, the cathode of the power supply connecting electric field terminal electrode terminal of lead-acid battery. The battery is fast charged and prolongs the service life of the lead-acid battery.

【技术实现步骤摘要】
一种三端子电场效应型铅酸蓄电池及其充放电方法
本专利技术属于蓄电池制备领域，具体涉及一种三端子电场效应型铅酸蓄电池及其充放电方法。
技术介绍
当前国内外的铅酸蓄电池，无论是开口式、富液免维护式、玻璃丝棉隔板吸附式阀控密封型（AGM）、阀控胶体型(GEL)等几大类铅酸蓄电池，都是采用正极、负极两端子的二次电池，其充电和放电过程都是通过电化学反应完成的。铅酸蓄电池正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵铅，电解质是稀硫酸电解溶液或胶体电解质。放电化学反应为二氧化铅、海绵铅与电解质反应生成硫酸铅和水。充电化学反应为硫酸铅和水转化为二氧化铅、海绵铅与稀硫酸电解质。铅酸蓄电池单体额定电压为2.0V。放电总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O充电总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4从充电总反应式可看出，充电过程中存在水分解反应，当正极充电到70％时，开始析出氧气，负极充电到90％时开始析出氢气，由于氢氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合得用，电池就会失水干涸；对于早期的传统式铅酸蓄电池，由于氢氧气的析出及从电池内部逸出，不能进行气体的再复合，是需经常加酸加水维护的重要原因；而阀控式铅酸蓄电池或胶体铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用，同时抑制氢气的析出，克服了传统式铅酸蓄电池的主要缺点。由于铅酸蓄电池制造成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，研究发现，电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响相对较少。也就是说，绝大多数的铅酸蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行，而这个数值又因为电极材料，电解质等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。一般单体蓄电池的平衡电动势值为2V，而充电的电压为2.4V。在给蓄电池充电过程中，充电电压值超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。一般来说，产生极化现象有3个方面的原因。1）欧姆极化，是充电过程中，正负离子向两极迁移过程中不可避免地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施加超过热力学平衡值的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。2）浓度极化，是电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部的电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。3）电化学极化，是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。本专利技术人已申请的专利，申请号200910264227.6，名称为电场型二次电池组快速充电智能均衡管理装置，包括若干电场型二次电池，每个电场型二次电池中，在离子交换隔膜的两侧分别设置有正极材料与负极材料，该正极材料与负极材料均设置在电解质中，所述正极材料与负极材料分别与电池的正极、负极端子连接，在所述正极材料和负极材料的外侧分别设有电场极板对，正极材料与电场A极板之间电绝缘，负极材料与电场B极板之间电绝缘；其特征是，若干电场型二次电池组成电池组，电池组与微处理器电量采集与充放电电场控制单元连接，组成电场型二次电池控制单元BCU，其中，所述微处理器电量采集与充放电电场控制电路，采用多路A/D转换及I2C通信接口的微处理器为核心电路，用于采集多个串连的电场型二次电池的电压、温度，并控制电场型二次电池快速充电时的电场电压；若干个电场型二次电池控制单元BCU通过I2C通讯总线相互连接，组成电场型二次电池组能源控制模块ECU；所述电场型二次电池组能源控制模块ECU中，采用带I2C通信接口、CAN通信接口的微处理器管理控制多个电场型二次电池控制单元BCU；电场型二次电池组能源控制模块ECU中的微处理器通过CAN现场总线接口与中央电控系统连接。本专利技术所述的电场型二次电池组快速充电智能均衡管理装置结构，也可以由多个电场型二次电池组能源控制模块ECU串联或并联，并通过CAN现场总线接口与其它领域应用的中央电控系统连接，形成其它领域使用的超大型储能电堆电场型二次电池组快速充电智能均衡管理装置；中央电控系统可以管理控制大于127个电场型二次电池组能源控制模块ECU，总体可管理电场型二次电池数大于127×(125×4)＝63500个。本专利技术人已申请的专利，申请号200910032914.5，名称为内置可控电场的二次电池及其快速冲放电方法，该二次电池在离子交换隔膜的两侧分别设置有正极材料与负极材料，该正极材料与负极材料均设置在电解质中，所述正极材料与负极材料分别与电池的正极、负极连接，其特征在于，在该内置可控电场的二次电池中设置有一个内置电隔离的电场极板对，该电场极板对中的A极板设置在所述电池正极的外侧，并与该电池正极绝缘；该电场极板对中的B极板设置在所述电池负极的外侧，并与该电池负极绝缘。本专利技术客服了现有电池内部导电性差、低温性能差，且无法提供快速充放电特性，使电池放电长时间维持在高电位，且明显缩短充时间，延长电池使用寿命。特别指出的是上述两篇专利的主要特征：是针对二次电池中的正极材料和负极材料的外侧分别设有电隔离的电场极板，或者说，上述两篇专利都不是在二次电池的离子交换隔膜中加装电隔离的电场极板。而本专利技术专利的主要特征：是针对铅酸蓄电池的隔板中加装绝缘电场栅板，所组成的新型三端子电场效应型铅酸蓄电池。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种三端子电场效应型铅酸蓄电池及其充放电方法，该蓄电池能快速充电，且能延长铅酸蓄电池的使用寿命。一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，包括塑料外壳，负极板、隔板、电解液、绝缘电场栅板、正极板、正极端子、电场端子、负极端子，所述塑料外壳内装有电解液，所述负极板、隔板和正极板浸在电解液中，且隔板位于正极板和负极板之间，所述负极板引出负极端子，正极板引出正极端子，所述隔板内设有绝缘电场栅板，所述绝缘电场栅板引出电场端子，所述绝缘电场栅板浸在电解液中与电解液电气隔离。作为改进的是，所述隔板的材料为玻璃纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或微孔橡胶；所述负极板的材料为海绵铅；所述正极板的材料为二氧化铅；所述电解液为气相二氧化硅或以硫酸为溶质的胶体电解液。作为改进的是，所述绝缘电场栅板采用柔性印刷电路制成或采用耐酸塑料包裹铜线的绝缘导线编制而成。进一步作为改进的是，所述绝缘电场栅板的厚度≤0.5mm，且由上而下依次包括上基板、第一接着剂层、铜箔层、第二接着剂层、下基板；所述铜箔层上端设有铜箔层极耳，正面上蚀刻有网格电路或栅格电路。进一步改进的是，上基板、铜箔层网格电路、下基板，相对应均匀分布有小圆通孔；或上基板、铜箔层栅格电路、下基板，相对应均匀分布有长条形小通孔。进一步改进的是，所述上基板和下基板均为厚度≤0.2mm的聚酰亚胺PI薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚酯薄膜、聚丙烯薄膜、碳氟化合物薄膜或芳香族聚酸胺薄膜；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，包括塑料外壳，负极板、隔板、电解液、绝缘电场栅板、正极板、正极端子、电场端子、负极端子，所述塑料外壳内装有电解液，所述负极板、隔板和正极板浸在电解液中，且隔板位于正极板和负极板之间，所述负极板引出负极端子，正极板引出正极端子，所述隔板内设有绝缘电场栅板，所述绝缘电场栅板引出电场端子，所述绝缘电场栅板浸在电解液中与电解液电气隔离。

【技术特征摘要】
1.一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，包括塑料外壳，负极板、隔板、电解液、绝缘电场栅板、正极板、正极端子、电场端子、负极端子，所述塑料外壳内装有电解液，所述负极板、隔板和正极板浸在电解液中，且隔板位于正极板和负极板之间，所述负极板引出负极端子，正极板引出正极端子，所述隔板内设有绝缘电场栅板，所述绝缘电场栅板引出电场端子，所述绝缘电场栅板浸在电解液中与电解液电气隔离。2.根据权利要求1所述的一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，所述隔板的材料为玻璃纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维或微孔橡胶；所述负极板的材料为海绵铅；所述正极板的材料为二氧化铅；所述电解液为气相二氧化硅或以硫酸为溶质的胶体电解液。3.根据权利要求1所述的一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，所述绝缘电场栅板采用柔性印刷电路制成或采用耐酸塑料包裹铜线的绝缘导线编制而成。4.根据权利要求3所述的一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，所述绝缘电场栅板的厚度≤0.5mm，且由上而下依次包括上基板、第一接着剂层、铜箔层、第二接着剂层、下基板；所述铜箔层上端设有铜箔层极耳，正面上蚀刻有网格电路或栅格电路。5.根据权利要求4所述的一种三端子电场效应型铅酸蓄电池，其特征在于，上基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建国，张叶红，王兵，
申请(专利权)人：郭建国，张叶红，王兵，
类型：发明
国别省市：江苏,32