铅基蓄电池制造技术

本发明专利技术属于电池领域，具体涉及改进的铅基蓄电池。铅基蓄电池的正极板包括两块贴合的蓄电池板栅，蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；背离面开设多个铅膏栅孔，接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至正极端子；汇流排联条插入汇流排联条槽中、并与正极端子电连接；含有二氧化铅的铅膏固定于铅膏栅孔内。本发明专利技术的铅基蓄电池具有环保、提高的比能量、化学物质结合牢固和制备工艺流程简单、设备成本低廉等优点。

【技术实现步骤摘要】
铅基蓄电池
本专利技术属于电池领域，具体涉及改进的铅基蓄电池。
技术介绍
二次电源在现代社会进程中发挥着极其重要的推进作用。特别是在石油资源越来越匮乏的今天，储能与道路移动负载电源用途占有的比例越来越高，各种新兴能源由于技术、成本等因素根本不可能在短期内满足二次电源的需求市场。而传统的铅酸蓄电池尽管具有一百五十余年的历史，它的技术成熟，原材料丰富，使用性能安全稳定的优点，却由于生产工艺落后，比能量低，严重污染环境，质量重，充电慢寿命短等缺陷，严重制约了它的生存与发展。铅酸蓄电池的正极为二氧化铅，负极为海绵状铅，电解质主要为硫酸水溶液，隔膜(板)有微孔橡胶、微孔塑料和玻璃纤维棉等。电池壳体使用硬橡胶、工程塑料等材料制成。电解质硫酸水溶液参与电池反应，正负极放电产生物均为硫酸铅。【《电动汽车构造、原理与检修》，吴兴敏，张博，王彦光主编，北京：北京理工大学出版社，2015.07】目前市售的铅酸蓄电池依然沿用铅钙合金板栅作为电极板，由于铅钙合金板栅中含有大量的铅，在浇铸、化成、焊接阶段造成了重金属铅污染。另外，铅基活性物质的理论比能量为170w〃h/kg，实际仅为理论比能量的1/5。比能量低的主要原因，一方面在于反应物质的反应效率低下，另一方面在于反应物质在蓄电池中的重量比低下。对此，申请人在在先专利技术【CN102515728A、CN102522566A，现以全文引用的方式合并入本专利技术】中提出了一种重量轻而导电率好的导电陶瓷材料、以及该材料制备得到的蓄电池板栅；但是，该蓄电池板栅依然采用传统的带有极眼的极耳的连接方式、电荷迁移效率没有得到本质提升，呈蜂窝状排列的电极栅板孔没有摆脱反应物质在二维层面参与反应的弊端，且没有考虑铅膏在充电过程中的膨胀和剥离的问题。另外，上述在先专利技术并没有披露其陶瓷蓄电池板栅在蓄电池中的安装、使用方式。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供改进的铅基蓄电池，所述铅基蓄电池采用改进材料和结构的板栅制作电极，从而提高蓄电池的电流密度、电池性能和存储性能。具体而言，所述铅基蓄电池包括壳体，负极端子和正极端子，安装于壳体内的正极板、负极板以及正负极板之间的隔离层，其特征在于：所述正极板包括两块贴合的蓄电池板栅，所述蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；所述背离面开设多个铅膏栅孔，所述接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经所述铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至电池电极；汇流排联条插入所述汇流排联条槽中、并与所述正极端子电连接；含有二氧化铅的铅膏固定于所述铅膏栅孔内。本专利技术的铅基蓄电池采用了改进结构的正极板，该正极板采用两片具有特定形状的蓄电池板栅贴合而成，在蓄电池的充、放电过程中，铅膏得到或失去的电子沿着“铅膏栅孔-汇流排联条槽-汇流排联条-正极”的路径迁移，由于板栅上设置多条汇流排联条槽，故电荷可以以多路并流的方式汇流至电池正极，相对于传统的使用极耳的“单通路”板栅而言，极大地提高了电流密度。含有二氧化铅的铅膏涂覆于铅膏栅孔内，经过传统的“铝粉-和膏-涂板-固化-干燥”工艺路线，得到高铅基蓄电池的正极板珊。进一步地，所述正极板特别优选采用本申请人在前公开的石墨金属共晶陶瓷【CN102522566A】制备。具体而言，所述石墨金属共晶陶瓷按重量份计含有导电剂15～20份、陶瓷复合材料55～70份、介质材料5～10份。所述导电剂是Ti粉、Si粉、C粉按2.8：1.2：1的摩尔比球磨混合后在1250～1280℃下烧制成单相炭硅钛(Ti3SiC2)晶体。所述陶瓷复合材料按重量份计含有二氧化硅46～62份、三氧化二铝9～18份、氧化镁3～9份、氧化钙12～18份，具体为各原料的混合物在1300℃下烧制而成。所述介质材料为羧甲基纤维素钠与聚乙烯醇的水溶液，具体为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和水按照50:1-2.5:400-500的比例混合、搅拌加热至50-80℃后冷却得到的。出于前述技术考量，本专利技术的铅基蓄电池的负极板与正极板具有相同的形状，具体而言，所述负极板包括两块贴合的蓄电池板栅，所述蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；所述背离面开设多个铅膏栅孔，所述接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经所述铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至电池电极；汇流排联条插入所述汇流排联条槽中、并与所述正极端子电连接。对于作为负极板使用而言，可直接用铅为材料成型为具有前述形状的蓄电池板栅。作为优选，前述蓄电池板栅中：所述铅膏栅孔是呈阵列式排列的漏斗状通孔，铅膏栅孔垂直于轴向的截面的面积，从背离面到接触面逐渐缩小；所述汇流排联条槽开设于铅膏栅孔的列之间。两块蓄电池板栅的相对的铅膏栅孔相连通、相对的汇流排联条槽边缘相吻合。每个蓄电池板栅最大可以具有n列铅膏栅孔和n-1条汇流排联条槽。铅膏栅孔垂直于轴向的截面可以是多边形或圆形；所述多边形可以是四边形、五边形、六边形、八边形等，优选六边形。所述汇流排联条槽垂直于其长度方向的截面可以是圆形或多边形，优选为梯形、所述梯形的底边开设于所述接触面的平面，进一步优选所述梯形为正六边形的一半。进一步地，所述正极板中，蓄电池板栅与铅膏的质量比为1:8-12，远大于传统铅钙合金板栅的1:1.1-1.4，使蓄电池的储能大幅提升。进一步地，构成所述正极板的蓄电池板栅和构成负极板的蓄电池板栅具有相同的长和宽；构成所述正极板的蓄电池板栅具有3-5mm的厚度，构成负极板的蓄电池板栅具有2.5-4mm的厚度。本专利技术中，对于隔离层和蓄电池封装方式，优选使用玻璃纤维棉(AGM)作为隔离层，其长和宽大于蓄电池板栅的长和宽，其厚度为1.5-2.0mm；并采用阀控式密封的免维护组装工艺，密封后施以内浸胶膜内化成工艺制程。对于极板的排布而言，所述铅基蓄电池包括多组正极板和负极板，正极板和负极板均匀分布于多个空格内；每个空格中，正极板和负极板分别并联；各空格之间，其正极和负极分别串联。如此，每一个空格构成一组原电池，其电极电势可达到2.23V以上，通过单空格内多快极板并联，提高了电能存储量；各空格的正极、负极相互串联，则可以方便地调节整个铅基蓄电池的额定输出电压。进一步地，每个空格中，负极板数量多于正极板数量，使得每一组原电池形成“负极-正极-负极”的微观结构。这种结构，在放电时负极板的电荷可以从正极板的两侧向其提供，放电功率密度高，在充电时可由一块正极板同时向两块相邻的负极板提供电荷，充电效率高。本专利技术的有益效果在于：1、环保：本产品除活性物质和导电连接件以外，完全采用非金属复合材料，减少了铅酸蓄电池中的重金属铅的用量(节约40-60％)，大大减少了生产过程中的重金属污染，因采用了内浸式胶体和内化成工艺，没有含铅废水、酸雾的产生。2、提高比能量：非金属板栅和汇流传导部件是铅金属合金部件质量的10％左右，质膏比由1：1.4-1.7至1：8-15，加上物质界面由二维结构到三维结构提高了活化效率，比能量由30-35wh/kg上升至55-60wh/kg左右，质量比能量和比功率大大提高。3、材料和结构的超大比表面积以及不参与电化反应的特性，极大地提高了物质结合度，解决了物质脱落、易蚀等影响产品寿命的根源。4、用此种材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铅基蓄电池，包括壳体，负极端子和正极端子，安装于壳体内的正极板、负极板以及正负极板之间的隔离层，其特征在于：所述正极板包括两块贴合的蓄电池板栅，所述蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；所述背离面开设多个铅膏栅孔，所述接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经所述铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至所述正极端子；汇流排联条插入所述汇流排联条槽中、并与所述正极端子电连接；含有二氧化铅的铅膏固定于所述铅膏栅孔内。

【技术特征摘要】
1.铅基蓄电池，包括壳体，负极端子和正极端子，安装于壳体内的正极板、负极板以及正负极板之间的隔离层，其特征在于：所述正极板包括两块贴合的蓄电池板栅，所述蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；所述背离面开设多个铅膏栅孔，所述接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经所述铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至所述正极端子；汇流排联条插入所述汇流排联条槽中、并与所述正极端子电连接；含有二氧化铅的铅膏固定于所述铅膏栅孔内。2.根据权利要求1所述的铅基蓄电池，其特征在于，所述正极板采用石墨金属共晶陶瓷制备。3.根据权利要求1所述的铅基蓄电池，其特征在于，所述负极板包括两块贴合的蓄电池板栅，所述蓄电池板栅具有相对设置的背离面和接触面，两块蓄电池板栅的接触面相互贴合；所述背离面开设多个铅膏栅孔，所述接触面开设多根平行的直线状汇流排联条槽，使得电荷经所述铅膏栅孔流入汇流排联条槽、并汇流至所述负极端子；汇流排联条插入所述汇流排联条槽中、并与所述负极端子电连接。对于作为负极板使用而言，可直接用铅为材料成型为具有前述形状的蓄电池板栅。4.根据权利要求1-3任一项所述的铅基蓄电池，其特征在于，所述蓄电池板栅满足以下条件中的任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇光，马宝华，
申请(专利权)人：北京润宝利德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11