一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，包括电池外壳，以及由正、负极板和隔膜组成的电池极群，其特征在于，所述电池外壳包括底板、顶盖和两侧板，所述侧板在每块负极板的延伸方向上设置有负极活性物质容置槽，该负极活性物质容置槽与任意正极板分离。本实用新型专利技术能够通过负极活性物质容置槽控制负极活性物质的膨胀路径避免正、负极板接触短路。

A Horizontal Lead-acid Battery for Preventing Short Circuit of Pole Plate Expansion

The utility model provides a horizontal lead-acid battery which prevents the expansion and short circuit of the anode plate, including a battery shell, and a battery pole group composed of positive, negative plates and diaphragms. The battery shell is characterized in that the battery shell includes a bottom plate, a top cover and two side plates. The side plates are provided with a negative active material storage tank in the extension direction of each negative plate, and the negative active material storage tank and its assignment are arranged in the extension direction of each negative plate. Separation of positive plate. The utility model can control the expansion path of the negative active material through the negative active material holding groove to avoid the contact short circuit between the positive plate and the negative plate.

【技术实现步骤摘要】
一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池
本技术涉及一种蓄电池，尤其涉及一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池。
技术介绍
铅酸电池始于1859年GastonPlante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，CamilleFaure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，ErnestVolckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池。这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)。但是，对于铅酸电池来说，在发生电化学反应的过程中，正、负极活性物质会发生不同程度的体积膨胀，刺穿隔膜，与正极活性物接触短路，或者通过极板边缘缝隙使正、负极板相互接触而造成短路，导致电池失效。因此，防止电池活性物质的膨胀造成正、负极板接触短路，是提高水平铅酸电池使用寿命的有效手段。
技术实现思路
本技术提供一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，能够通过负极活性物质容置槽控制负极活性物质的膨胀路径避免正、负极板接触短路。本技术的技术解决方案如下：一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，包括电池外壳，以及由正、负极板和隔膜组成的电池极群，其特征在于，所述电池外壳包括底板、顶盖和两侧板，所述侧板在每块负极板的延伸方向上设置有负极活性物质容置槽，该负极活性物质容置槽与任意正极板分离，也就是说，该容置槽与任意正极板均不接触。对于水平铅酸电池，正极放电由PbO2转化为PbSO4，体积膨胀约1.5倍；负极由Pb转化为PbSO4，体积膨胀约1.95倍；另外，负极活性物为多孔海绵铅，其强度远低于正极的二氧化铅，所以，在膨胀时，正极容易在厚度方向膨胀压缩负极，而水平电池壳体强度高，装配压力大，负极垂直方向膨胀受限，只能向四周扩散，又由于纬线不可拉伸，膨胀只能向两侧进行，虽然负极有充电收缩的特性，但放电时负板受压造成的两侧膨胀并不能复原，随循环次数增加愈趋严重。总体而言，在有限空间内，膨胀后的负极枝晶可能会在垂直方向长大，与正极接触形成短路。该容置槽可以为膨胀的负极活性物质在负极板的延伸方向提供一定的容置空间。在电池外壳的组装压力下，膨胀的负极活性物质会优选向两侧方向延伸，而不会沿着极板的边缘缝隙爬升进而与正极板接触短路，从而提高电池的综合性能和使用寿命。进一步的，上述负极活性物质容置槽的高度比所述负极板的厚度大0.2～3mm。负极活性容置槽的高度优选比负极板的厚度略大，以保证所有膨胀的负极活性物质都被限定在容置槽范围内，而不沿极板边缘缝隙爬升。进一步的，上述负极活性物质容置槽的长度与所述负极板的长度相当，相当指相等或者略大，以将膨胀的负极活性物质都被限定在容置槽范围内为原则。进一步的，上述负极活性物质容置槽的槽深为0.5～5mm。槽深与侧板的厚度相关，在现有的种类中，在电池有效时间内，0.5～5mm深的负极活性物质容置槽已经能够满足容纳膨胀的负极活性物质的空间需求。进一步的，上述电池极群的两侧设置有阻隔液体和/或气体流动的隔离件，所述电池壳与所述隔离件对应的位置设置有容胶槽，所述容胶槽中填充有密封介质，所述负极活性物质容置槽与所述容胶槽的距离大于0。隔离件和密封介质的设置能够保证不同电池极群间在双极板的铅丝处不发生窜液窜气；活性物质容置槽与容胶槽不贯通，则膨胀溢出的负极活性物质也无法因为双极板铅丝处的复杂结构而难以控制，能够更好地保障正、负极板之间的隔离。密封介质以可固化的流体为优选，如环氧胶、塑料等。进一步的，上述电池外壳由分离的底板、顶盖和两侧板组合而成。分离式的壳体使得电池的各个部件更好地组装，也利于定位和加工。进一步的，上述侧板设置有用于与底板粘接或熔接的定位面，所述底板设置有配合所述定位面的定位槽。侧板与底板通过定位面与定位槽的粘接或熔接形成密封固定连接。进一步的，上述侧板与所述顶盖通过螺钉或者热熔或者燕尾自锁紧固。该结构能够承受一定的组装压力，不需要额外的压力框架而允许电池内部存在较大的组装压力，更好地控制膨胀后的活性物质在极板的延伸方向溢出而保证纵向不发生膨胀。进一步的，上述顶盖与侧板配合的两侧设置有燕尾台，所述侧板与燕尾台对应的位置设置有用于与燕尾台配合的燕尾槽，二者相互配合可以使侧板与顶盖通过燕尾自锁固定。进一步的，上述电池外壳的顶盖与底板之间的组装压力50-200kPa，表明极板间存在一定的压力以迫使膨胀物质向容置槽扩张。极放电由PbO2转化为PbSO4，体积膨胀1.5倍；负极由Pb转化为PbSO4，体积膨胀1.95倍；另外，负极活性物为多孔海绵铅，其强度远低于正极的二氧化铅，所以，在膨胀时，正极容易在厚度方向膨胀压缩负极，而水平电池壳体强度高，装配压力大，负极垂直方向膨胀受限，只能向四周扩散，又由于纬线不可拉伸，膨胀只能向两侧进行。虽然负极有充电收缩的特性，但放电时负板受压造成的两侧膨胀并不能复原，随循环次数增加愈趋严重。对于传统电池，一者组装压力小，二者塑壳强度低，不足以限制正负极板在厚度方向膨胀；当电池集群组装压力足够大，塑壳足够强，负极则会向四周而不是厚度方向膨胀，这样增设两侧的负极容置槽就有了意义。本技术的有益效果如下：1)本技术通过在电池外壳的侧板设置负极活性物质容置槽，可以为膨胀的负极活性物质在负极板的延伸方向提供一定的容置空间，在电池外壳的组装压力下，膨胀的负极活性物质会优选向极板两侧方向延伸，而不会沿着垂直方向生长，也不会沿着极板的边缘缝隙爬升进而与正极板接触短路，也不会发生纵向变形，从而提高电池的综合性能和使用寿命。2)分离式的侧板、底板、顶盖和隔离件形成空腔，再通过介质填充以上结构间的空隙，形成密封良好的用于容置单组电池极群的密封性良好的单元格；仅仅增加隔离件只能保证连接双极板的铅丝处不发生窜液窜气，并不能阻断酸液和气体从隔离件的周圈在相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，包括电池外壳，以及由正、负极板和隔膜组成的电池极群，其特征在于，所述电池外壳包括底板、顶盖和两侧板，所述侧板在每块负极板的延伸方向上设置有负极活性物质容置槽，该负极活性物质容置槽与任意正极板分离。

【技术特征摘要】
1.一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，包括电池外壳，以及由正、负极板和隔膜组成的电池极群，其特征在于，所述电池外壳包括底板、顶盖和两侧板，所述侧板在每块负极板的延伸方向上设置有负极活性物质容置槽，该负极活性物质容置槽与任意正极板分离。2.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于，所述负极活性物质容置槽的高度比所述负极板的厚度大0.2～3mm。3.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于，所述负极活性物质容置槽的长度与所述负极板的长度相当。4.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于，所述负极活性物质容置槽的槽深为0.5～5mm。5.根据权利要求1所述的水平铅酸电池，其特征在于，所述电池极群的两侧设置有阻隔液体和/或气体流动的隔离件，所述电池外壳与所述隔离件对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨其军，章晖，韩祖孟，秦志全，王新征，周玉星，
申请(专利权)人：浙江图兰特储能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33