催化剂部件以及包括该催化剂部件的通风过滤器、通风塞和铅酸电池制造技术

提供一种用于铅酸电池的催化剂部件，该催化剂部件能够减少从电解质溶液中释放的气体并使由于泄漏造成的电解质溶液的减少降低，从而提供具有长寿命的铅酸电池。还提供各自包括该催化剂部件的通风过滤器、通风塞和铅酸电池。提供一种用于铅酸电池的催化剂部件，其包括：催化剂层，所述催化剂层包含用于加速从氧气和氢气产生水或水蒸气的反应的催化剂；以及一种装置，至少部分水或水蒸气通过该装置冷凝和/或流回电池内部。

Catalyst components and ventilation filters, ventilation plugs and lead-acid batteries including the catalyst components

A catalyst component for lead-acid batteries is provided, which can reduce the gas released from the electrolyte solution and the reduction of the electrolyte solution due to leakage, thereby providing a lead-acid battery with long life. Ventilation filters, vent plugs and lead-acid batteries including the catalyst components are also provided. A catalyst component for lead-acid batteries is provided, comprising a catalyst layer comprising a catalyst for accelerating the reaction of water or steam from oxygen and hydrogen, and a device through which at least part of water or steam condenses and/or flows back into the battery.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂部件以及包括该催化剂部件的通风过滤器、通风塞和铅酸电池
本专利技术涉及用于铅酸电池和通风过滤器的催化剂部件，更优选涉及用于铅酸电池的催化剂部件，该催化剂部件防止电解质溶液的减少并且能够获得长寿命的包括该催化剂部件的通风过滤器、包括该催化剂部件的通风塞和包括该催化剂部件的铅酸电池。
技术介绍
铅酸电池，特别是汽车铅酸电池通常采用开放结构，其中诸如稀硫酸的电解质溶液可以自由流动。具有这种结构的铅酸电池在充电时产生氧气和氢气，因此需要用于排出这些气体的排气口。否则，电池内的气体压力会增加，这可能导致电池变形和破损。具有排气口的铅酸电池如果翻倒，可能导致电解质溶液通过排气口泄漏。另外，在汽车铅酸电池的情况下，电解质溶液可能因行驶的汽车的振动而摇晃，从而导致电解质溶液通过排气口泄漏。通过排气口的这种气体或喷雾泄漏导致电解质溶液的减少。电解质溶液的减少导致电池的化学反应不充分并导致充电容量和放电容量降低。针对这些问题，迄今为止人们已经进行了各种努力。专利文献1公开了提供一种即使在翻倒时也不会导致泄漏并且易于操作的电池，公开了一种包括覆盖有斥水性多孔膜的排气孔的电池，该排气孔位于电池翻倒时电池中液位的上方。专利文献2公开了提供一种铅酸电池的排气结构，该结构防止由于振动引起的溢流以及由于电池内部的压力增加而导致的变形和破裂，公开了一种在顶部包括该排气孔并且在底部包括倾斜的透气膜的排气结构。专利文献3公开了除了排气口(多孔过滤器)之外，还提供包含预定量的油的聚乙烯分离器，以防止排气口堵塞和由于堵塞导致的电池内部压力的异常升高。据描述，较大量的油倾往往引起堵塞而使电池罐膨胀和变形，而较少量的油往往降低分离器的抗氧化性而破坏分离器。专利文献4公开了提供一种铅酸电池，该铅酸电池在翻倒时能够防止电解质溶液泄漏并且防止电池罐中电池室内的电解质溶液的量变得不均匀，并且通过以下方式使液体流回：提供具有允许气体通过但不允许液体通过的特定结构的功能膜。专利文献5，旨在提供一种铅酸电池，该铅酸电池在排气性和电解质溶液损失防止方面优异，另外，即使在电池翻倒时也不会导致电解质溶液的泄漏，公开了采用一种结构，在该结构中排气室和电池连通室除了通过每个电池中的切口相互连通之外，排气室和电池连通室被电池分隔和隔开，通过该结构，在排气室中冷凝的电解质溶液流回。专利文献6公开了一种催化剂装置，用于将来自电解质溶液的分解的气体再结合。该催化剂装置能够过滤掉催化毒物(酸性电解质溶液)并控制再结合温度。更具体地，催化剂装置包括允许气体通过但不允许液体通过的多孔部分，以防止催化毒物(例如，酸性电解质溶液)到达催化剂。描述了已经通过多孔部分的气体到达催化剂部位并在那里重新结合，并且可以通过多孔部分流回。引用文献列表专利文献专利文献1：日本特许公开专利公报62-98559号专利文献2：日本特许公开专利公报11-345605号专利文献3：日本特许公开专利公报2006-59730号专利文献4：日本特许公开专利公报2013-4436号专利文献5：日本特许公开专利公报2013-4436号专利文献6：美国专利7326489B号
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题专利文献1至3公开了提供具有多孔膜的排气口，以防止电解质溶液的泄漏。该方法可以防止电解质溶液的泄漏，但可能无法防止来自电解质溶液的分解气体通过或水分蒸发，因此可能无法防止电解质溶液的减少。除了防止电解质溶液的泄漏之外，专利文献4和5各自公开了使积聚在排气室中的雾气流回到电池中。然而，这使排气室的结构复杂化。此外，该方法也可能无法防止电解质溶液的减少，因为来自电解质溶液的分解气体可能通过并泄漏。专利文献6公开了使用催化剂使来自电解质溶液的分解气体再结合并使再结合的物质流回到电池内部。然而，专利文献6的催化剂装置包括多孔部分，其允许气体在电解质溶液侧通过但不允许液体通过，以保护催化剂免受催化毒物(例如，酸性电解质溶液)的影响。因此，为了使在催化剂部位再结合的物质流回到电池内部，必须将温度控制得相对较高(约70℃至90℃)，以使再结合物质保持气态。这是因为如果再结合物质是液体，则其可能不能通过多孔部分(该多孔部分允许气体通过但不允许液体通过)并流回电池内部。因此，专利文献6的催化剂装置可以在连续进行充电的环境中使用，例如用于支持(backup)，但是不能在不连续进行充电且温度不可控制的环境中使用。例如，专利文献6的装置不适用于汽车铅酸电池，汽车铅酸电池不一定在连续充电的同时使用，并且可能在寒冷地区使用。电解质溶液的减少导致电池的化学反应不充分并导致充电容量和放电容量降低。虽然不希望受任何特定理论的束缚，但电解质溶液中稀硫酸浓度的增加可能导致正极板腐蚀而降低容量，并且降低的电解质溶液液位可能使板暴露而迅速降低放电容量和进一步腐蚀负极板和条带之间的连接。此外，电解质溶液的减少还可能导致硫酸化和穿透短路。硫酸化是这样一种现象，其中由放电产生的硫酸铅可能不能通过充电而充分地分解成二氧化铅和铅而形成硫酸铅的块状晶体。这种难以还原成金属铅的块状晶体降低了电池性能并缩短了电池寿命。另外，这种块状晶体也涉及穿透短路的问题。块状晶体在电极上生长成称为“枝晶”的针状晶体。如果枝晶继续生长，它可能会到达另一个电极而导致短路。这是穿透短路，这使得不再能够对电池进行充电和放电。特别是近年来，越来越多地使用具有怠速停止系统的汽车以改善燃料经济性。怠速停止车辆中使用的铅酸电池在怠速停止期间为所有设备(例如空调和风扇)供电。因此，与传统的起动铅酸电池相比，该铅酸电池往往充电不足并且在低充电状态下使用，导致硫酸化和穿透短路。通过防止电解质溶液的减少可以防止硫酸化和穿透短路。鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供一种用于铅酸电池的催化剂部件，该催化剂部件能够减少从电解质溶液中释放的气体并使由于泄漏造成的电解质溶液的减少降低，从而提供具有长寿命的铅酸电池。解决问题的方法本专利技术提供以下方面。[1]一种用于铅酸电池的催化剂部件，其包括：催化剂层，所述催化剂层包括用于加速从氧气和氢气产生水或水蒸气的反应的催化剂；以及一种装置，至少部分水或水蒸气通过该装置冷凝和/或流回电池内部，其中催化剂部件整体上是透气的。[2]根据第1项所述的催化剂部件，其还包括能够促进至少部分水或水蒸气在催化剂层上冷凝的构件。[3]根据第2项所述的催化剂部件，其中所述促进冷凝的构件是亲水性多孔构件。[4]根据第3项所述的催化剂部件，其中亲水性多孔构件由经过亲水化处理的膨胀型聚四氟乙烯制成。[5]根据第4项所述的催化剂部件，其中金属氧化物凝胶用于亲水化处理。[6]根据第1至5项中任一项所述的催化剂部件，其还包括壁构件，所述壁构件从所述催化剂层的外周附近朝向所述铅酸电池的内部延伸，其中至少部分的通过催化产生的水或水蒸汽水能够在壁构件上冷凝。[7]根据第1至6项中任一项所述的催化剂部件，其中，所述装置的至少一部分设置在所述催化剂层的外周上。[8]根据第1至7项中任一项所述的催化剂部件，其中催化剂层包括疏水性多孔构件。[9]根据第1至8项中任一项所述的催化剂部件，其中负载催化剂的催化剂载体设置在催化剂层的空腔中或孔的表面上。[10]根据第9项所述的催化剂部件，其中，通过将催化剂载体与聚四氟乙烯混合然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铅酸电池的催化剂部件，其包含：催化剂层，其包含催化剂以加速由氧气和氢气产生水或水蒸气的反应；和一种装置，至少部分水或水蒸气通过该装置冷凝和/或流回电池内部，其中催化剂部件整体上是透气的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.02 JP 2016-0928281.一种用于铅酸电池的催化剂部件，其包含：催化剂层，其包含催化剂以加速由氧气和氢气产生水或水蒸气的反应；和一种装置，至少部分水或水蒸气通过该装置冷凝和/或流回电池内部，其中催化剂部件整体上是透气的。2.如权利要求1所述的催化剂部件，还包括能够促进至少部分水或水蒸气在催化剂层上冷凝的构件。3.如权利要求2所述的催化剂部件，其特征在于，所述促进冷凝的构件是亲水性多孔构件。4.如权利要求3所述的催化剂部件，其特征在于，所述亲水性多孔构件由经过亲水化处理的膨胀型聚四氟乙烯制成。5.如权利要求4所述的催化剂部件，其特征在于，金属氧化物凝胶用于亲水化处理。6.如权利要求1-5中任一项所述的催化剂部件，还包括壁构件，所述壁构件从所述催化剂层的外周附近朝向所述铅酸电池的内部延伸，其中至少部分的通过催化产生的水或水蒸气能够在该壁构件上冷凝。7.如权利要求1-6中任一项所述的催化剂部件，其特征在于，所述装置的至少一部分设置在所述催化剂层的外周上。8.如权利要求1-7中任一项所述的催化剂部件，其特征在于，所述催化剂层包含疏水性多孔构件。9.如权利要求1-8中任一项所述的催化剂部件，其特征在于，负载催化剂的催化剂载体设置在催化剂层的空腔中或孔的表面上。10.如权利要求9所述的催化剂部件，其特征在于，通过将催化剂载体与聚四氟乙烯混合然后使该混合物多孔化来制备所述催化剂层。11.如权利要求9或10所述的催化剂部件，其特征在于，通过将催化剂载体与聚四氟乙烯混合然后通过膨胀使该混合物多孔化来制备所述催化剂层。12.如权利要求1-11中任一项所述的催化剂部件，还包括内部疏水性多孔构件，所述内部疏水性多孔构件能够阻遏水分，能够允许气体通过，并且能捕获颗粒物质，其中所述内部疏水性多孔构件位于比所述催化剂层更靠近所述铅酸电池内部的位置。13.如权利要求12所述的催化剂部件，还包含在内部疏水性多孔构件内的能够吸收催化毒物的物质。14.如权利要求13所述的催化剂部件，其特征在于，能够吸收催化毒物的物质设置在所述疏水性多孔构件的空腔中或孔的表面上。15.如权利要求14所述的催化剂部件，其特征在于，通过将能够吸收催化毒物的物质与聚四氟乙烯混合，然后使该混合物多孔化来制备所述疏水性多孔构件。16.如权利要求14或15所述的催化剂部件，其特征在于，通过将能够吸收催化毒物的物质与聚四氟乙烯混合，然后通过膨胀使该混合物多孔化来制备所述疏水性多孔构件。17.如权利要求12-16中任一项所述的催化剂部件，其特征在于，所述装置的至少一部分设置在所述内部疏水性多孔构件的外周上。18.如权利要求1-17中任一项所述的催化剂部件，其特征在于，所述装置的至少一部分还包括限定催化剂层上方空间的间隔物。19.如权利要求18所述的催化剂部件，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林康太郎，
申请(专利权)人：日本戈尔有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP