用于铅酸电池的催化剂装置以及铅酸电池制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于铅酸电池的催化剂装置，该催化剂装置能够减少电解质溶液的气体释放，以及因泄漏引起的电解质溶液减少，因此能够提供寿命长并且即使在气体流量过高的情况下也能确保安全的铅酸电池。还提供了包括该催化剂装置的铅酸电池。一种用于铅酸电池的催化剂装置，所述催化剂装置包括：催化剂层，其包含催化剂以对由氧和氢产生水或水蒸气的反应进行加速；以及多孔膜，其包含熔点或玻璃化转变温度为160℃或更低的热塑性树脂，并且其中，催化剂层的至少一个表面与多孔膜接触，并且多孔膜的平面尺寸等于或大于催化剂层的平面尺寸。还提供了包括所述催化剂装置的铅酸电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铅酸电池的催化剂装置以及铅酸电池
本专利技术涉及用于铅酸电池的催化剂装置，更优选用于铅酸电池的催化剂装置和包括该催化剂装置的铅酸电池，而该催化剂装置防止电解质溶液减少，并且能够实现长寿命，即使在气体流量过多的情况下也能确保安全。
技术介绍
铅酸电池、特别是汽车用铅酸电池通常采用开放结构，其中，电解质溶液(例如稀硫酸)可以自由流动。具有该结构的铅酸电池会在充电时产生氧气和氢气，并且因此包括用于排放这些气体的排气部(排气口)。否则，电池内部的气压会增加，这可能导致电池变形和破损。气体通过排气部的这种泄漏会导致电解质溶液减少。电解质溶液的减少会导致电池的化学反应不足，并导致充电容量和放电容量减少。针对这些问题，迄今为止已经做出了各种努力。专利文献1公开了一种用于铅酸电池的催化剂部件，该催化剂部件包括：催化剂层，该催化剂层包含催化剂以促进用于由氧气和氢气产生水或水蒸气的反应；以及通过其使至少部分水或水蒸气冷凝和/或流回电池内部的设置。催化剂部件可以减少从电解质溶液的气体释放以及因泄漏引起的电解质溶液减少，由此提供寿命长的铅酸电池。专利文献2公开了催化剂装置，用于使得来自电解质溶液的分解气体重新结合。该催化剂装置具有滤除催化毒物(酸性电解质溶液)并控制重新结合温度的能力。更具体地，催化剂装置包括允许气体通过而不允许液体通过的多孔区段，以防止催化毒物(例如，酸性电解质溶液)到达催化剂。据描述，已通过多孔区段的气体到达催化剂位点，在催化剂位点处重新结合，并且可以通过多孔区段流回。专利文献2还公开了一种催化剂装置，其容器可以由于催化剂的反应热而熔融，以物理上覆盖催化剂以停止催化。[引用列表][专利文献][专利文献1]日本专利特开公开号2017-201594[专利文献2]美国专利号7326489B
技术实现思路
[技术问题]如上所述，常规的铅酸电池会在充电时通过排气孔向外释放氧气和氢气，从而导致铅酸电池中电解质溶液减少。电解质溶液的减少会导致电池的化学反应不足，这会导致充电容量和放电容量降低。尽管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会导致正极板腐蚀而降低容量，而电解质溶液液面降低可能会使板极暴露而迅速减少放电容量，并且进一步腐蚀负极板和条带之间的连接部。此外，电解质溶液减少还可能导致硫酸盐化和穿透短路(penetrationshort-circuiting)。硫酸盐化(sulfation)是以下现象：其中，放电产生的硫酸铅可能不能通过充电而充分分解为二氧化铅和铅，从而形成硫酸铅的块状晶体。该块状晶体难以还原为金属铅，会降低电池性能并缩短电池寿命。另外，该块状晶体还涉及穿透短路。块状晶体在电极上生长成针状晶体，其被称为“枝晶”。如果枝晶继续生长，其可能会到达另一电极，从而引起短路。这是穿透短路，会导致无法再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熄火系统(idlingstopsystem)的汽车以提高燃料经济性。怠速熄火车辆中使用的铅酸电池在怠速熄火期间为所有装置(如空调和风扇)供电。因此，与常规的初始铅酸电池相比，铅酸电池往往充电不足并且以低充电状态使用，导致硫酸盐化和穿透短路。通过防止电解质溶液减少可以防止硫酸盐化和穿透短路。专利文献1公开了一种催化剂部件，用于减少从电解质溶液的气体释放以及因泄漏引起的电解质溶液减少。换言之，铅酸电池内产生的氧气和氢气通过催化剂重新结合形成水或水蒸气，然后流回电池内部。这种通过重新结合形成的水或水蒸气存在于催化剂中或其附近，并且不太可能引起安全问题(例如，过多气体流动，导致温度过度升高)。但是，可以设计为意外事件准备的其它安全措施。专利文献2公开了具有关闭功能部的催化剂装置。具体来说，催化剂装置的容器由于催化的热量而熔融，在物理上覆盖催化剂以停止催化。因此，当关闭功能部运行一次后，催化剂会被物理覆盖，从而不能再继续进行催化。此外，在容器熔融之后，容器中的催化剂可能会流到电解质中，这可能会短路。在专利文献2中，关闭功能部设置在催化剂装置的容器上，而且该容器不与催化剂相邻。因此，预期将花费大量时间将催化的热量传递至容器。另外，当专利文献2的催化剂装置实际工作时，需要将专利文献2的催化剂装置中的温度控制为相对较高(约70℃至90℃)，并且该催化剂装置可以在进行连续充电(例如用于备份)的环境中使用，但不能在进行不连续充电且温度不可控的环境中使用。例如，专利文献2的装置不适用于汽车用铅酸电池，其不是连续充电时必须使用的，并且可以在寒冷地区使用。专利文献2的催化剂装置采用微多孔膜，该微多孔膜控制气体流量，或者仅使少量的气体通过，从而抑制催化剂的温度上升。因此，催化剂装置中产生的水蒸气不能高效流出，并且可能容易留存在催化剂装置中。在没有上述温度控制的情况下，保留在装置中的水可能在冷气氛(如低于零摄氏度)下凝固，这可能引起催化剂装置壳体变形或破坏等。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装置以及包括该催化剂装置的铅酸电池，所述催化剂装置能够减少电解质溶液的气体释放、以及因泄漏引起的电解质溶液减少，因此能够提供寿命长并且即使在气体流量过多的情况下也能确保安全的铅酸电池。[问题的解决方案]本专利技术提供了以下方面。[1]一种用于铅酸电池的催化剂装置，所述催化剂装置包括：催化剂层，其包含催化剂以对由氧和氢产生水或水蒸气的反应进行加速；以及多孔膜，其包含熔点或玻璃化转变温度为160℃或更低的热塑性树脂；并且其中，催化剂层的至少一个表面与多孔膜接触，并且多孔膜的平面尺寸等于或大于催化剂层的平面尺寸。[2]如项目1所述的催化剂装置，其中，多孔膜包含聚乙烯。[3]如项目1或2所述的催化剂装置，所述催化剂装置包括至少两个多孔膜，其中，多孔膜与催化剂层的两个平面接触进行层压，并且任选地，多孔膜的外周部分彼此层压。[4]如项目1至3中任一项所述的催化剂装置，所述催化剂装置还包括膨胀型多孔聚四氟乙烯膜，所述膨胀型多孔聚四氟乙烯膜的格利值为100秒或更高，并且在与催化剂层相反侧与多孔膜接触。[5]如项目1至4中任一项所述的催化剂装置，所述催化剂装置还包括至少一个能够吸收或分解催化毒物的多孔膜。[6]如项目5所述的催化剂装置，其中，所述能够吸收或分解催化毒物的多孔膜包含位于所述能够吸收或分解催化毒物的多孔膜内的能够吸收或分解催化毒物的物质。[7]如项目5或6所述的催化剂装置，其中，能够吸收或分解催化毒物的多孔膜包含膨胀型聚四氟乙烯。[8]如项目1至7中任一项所述的催化剂装置，所述催化剂装置还包括疏水性多孔膜，该疏水性多孔膜的位置比催化剂层更靠近铅酸电池的内部，其中，疏水性多孔膜的格利值为20秒或更低。[9]如项目8所述的催化剂装置，其中，疏水性多孔膜包含膨胀型聚四氟乙烯。[10]一种铅酸电池，其包括如项目1至9中任一项所述催化剂装置。[专利技术的有益效果]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装置，所述催化剂装置包括：/n催化剂层，其包含催化剂以对由氧和氢产生水或水蒸气的反应进行加速；以及/n多孔膜，其包含熔点或玻璃化转变温度为160℃或更低的热塑性树脂；并且/n其中，所述催化剂层的至少一个表面与所述多孔膜接触，并且/n所述多孔膜的平面尺寸等于或大于所述催化剂层的平面尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于铅酸电池的催化剂装置，所述催化剂装置包括：
催化剂层，其包含催化剂以对由氧和氢产生水或水蒸气的反应进行加速；以及
多孔膜，其包含熔点或玻璃化转变温度为160℃或更低的热塑性树脂；并且
其中，所述催化剂层的至少一个表面与所述多孔膜接触，并且
所述多孔膜的平面尺寸等于或大于所述催化剂层的平面尺寸。


2.如权利要求1所述的催化剂装置，其中，多孔膜包含聚乙烯。


3.如权利要求1或2所述的催化剂装置，所述催化剂装置包括至少两个多孔膜，其中，所述多孔膜与催化剂层的两个平面接触进行层压，并且任选地，多孔膜的外周部分彼此层压。


4.如权利要求1至3中任一项所述的催化剂装置，所述催化剂装置还包括膨胀型多孔聚四氟乙烯膜，所述膨胀型多孔聚四氟乙烯膜的格利值为100秒或更高，并且在与催化剂层相反侧处与多孔膜接触。
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【专利技术属性】
技术研发人员：小林康太郎，
申请(专利权)人：日本戈尔合同会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP