对能量储存设备的改进或与其有关的改进制造技术

图（１）显示通常标注为（１）的电池，一种铅－酸电池。电池（１）包括ＧＭＦ（玻璃微纤维）电池中常见的组分。电池（１）包括一个强效阻燃材料构成的容器或箱（２），和由覆盖着二氧化铅活性材料的铅合金格栅构成的正极板或正极组（３）。电池（１）的一个实施方案中，象二氧化硅或类似物这样的酸性胶凝材料（例如煅制二氧化硅或硅酸钠）被引入每个ＧＭＦ隔板（５），优选在隔板本身的制造过程中被引入。在第二实施方案中，凝胶在隔板容器外部形成，比如说，混合硅酸钠溶液（水玻璃）和硫酸，并且给电池充满这种凝胶，从而使该凝胶在容器和电池内各处普遍均一的生长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
对能量储存设备的改进或与其有关的改进本专利技术涉及一种能量储存设备的改进或与其有关的改进，更准确的说，本专利技术涉及一种电池。电池已知多年，而且铅-酸电池占在世界范围内销售的全部电池的约60％。铅-酸电池趋于更经济和越来越耐用。常规上，铅-酸电池是通过将一个或多个正极板和负极板装配在充满稀硫酸形式的电解质的容器电池容器或外壳内而制造的。这个或每个正极板由覆盖有二氧化铅活性材料的铅合金网制成，这个或每个负极板由海绵状铅制成。这个或每个正极板与第一接线头端子连接，这个或每个负极板与第二接线头端子连接。正通过在正极板和负极板之间设置了微孔塑料或相似材料的板(通常所说的隔板)而使极板和负极板在电学上彼此绝缘，隔板允许酸通过微孔在极板间运动。这样的电池往往具有某些众所周知的优点和缺点。这种电池通常坚固耐用，因而它可以用于汽车的启动、照明和点火或高压输电网的后备系统。隔板本身坚固而且易于制造。然而，这样的电池是“溢出式设计”(即电解质使极板饱和或覆盖极板)，而且，为了维护，该电池需要定期用电解质(水或硫酸)充满，因此电解材料易于从电池中溢出，这往往是不利的，原因显而易见。在溢出式设计中，在充电期间，酸从活性材料中释放出来，由于该酸的密度大于周围液体的密度，所以它下降到电池底部，由此降低了电池的容量并对循环寿命产生不利影响。如果充电电压足够高，则电解质的分层通常不会出现，因为高压导致在电极处产生气体，且气体的生成往往起搅拌机理的作用以至大大减少分层。这样的喷涌式电池超载时不会发生氧重组并排出易燃气体，而这些往往也是不利的。虽然如此，充电产生的氢和氧导致水的损失，所以，最后，电池将需要充满液体。应该注意的是，作为温度差异的结果，喷涌式电池内可以设置电热对流，以帮助电解液电解质混合而减少分层。-->另一种铅-酸电池的设计(用于其他应用领域，比如防盗自动警铃或其他“清洁”环境)是一个使用凝胶电解液电解质而非液态酸性电解液电解质(如稀硫酸)的封闭的电池。凝胶电解质由硫酸和二氧化硅的混合物组成，其产生一种在稠度上与果冻相似的凝胶。电池这样的设计具有明显的优点，即电池外壳可以封闭，因而电解液电解质是不会溢出的产物。这种电池的设计和喷涌式电池的设计相似，除了使用凝胶电解液电解质而非液态电解液电解质。能够提出一种封闭的电池，因为在电池中会出现氧的重组。使用中，水从凝胶中损失从而导致微裂缝形成(即出现电解质释放气体)。为了让这种气体从电池排放到大气中，提供一个或多个单向排气孔。微裂缝使氧从阳极正极板迁移到阴极负极板，而且当电池在连续补充充电时，基本上中止了水的损失。到达负极板的氧被还原为水以进一步消除更多的水损失，而电池将很大程度上不需维护。另外，凝胶铅-酸电池往往是有利的，因为电解质的分层减少了，循环寿命提高。在电解质胶凝的情况下，当释放酸时，酸就被凝胶吸收，而不是下降到电池底部，这样，有利的减少了分层。然而，凝胶铅-酸电池在某些方面往往是不利的。凝胶电池的内电阻高于溢出式电池，以致该电池传送高电流的能力受到限制。凝胶的电导率不高，因为凝胶的微裂缝导致凝胶、极板和隔板之间接触不良。并且，体系内氧的重组只在低过载电流的时候有效，这意味着为使电池不被破坏，电池再充电过程不得不小心进行。根据超载电流，氧重组不是100％有效，典型地为约90-99％。另一种铅-酸电池(GMF电池)设计在近十年左右已经逐渐流行，它应用稀硫酸形式的液态电解质，但它使用纤维直径为约1微米的玻璃微纤维(GMF)隔板或。在这种GMF电池里，可以仔细监控电解质的体积，因此不使隔板或完全饱和，从而使氧能够通过隔板迁移，并且以与凝胶铅-酸电池内氧重组相似的方式发生氧重组(除了GMF电池中的氧重组往往更为有效)。GMF电池优于上述喷涌式电池的优点是提供一种优良的氧重组特性，同时隔板具有非常低的电阻，由于-->充满了液态电解质，隔板与正极板和负极板能够接触良好。虽然如此，隔板或隔板组在减轻酸分层方面不如凝胶电池有效，因此GMF电池的循环性能往往比凝胶电池设计差很多。凝胶铅-酸电池和GMF电池都是通常所说的VRLA电池(阀调节铅-酸)，但都不能装满。并且，由于VRLA电池中的电解质被固定，任何过载引起的充气都不会产生在喷涌式电池中出现的电解液电解质混合现象。下面给出GMF电池和凝胶铅-酸电池的一些相对优点和缺点：GMF电池优点：1、更高的氧重组，因此水损失和氢泄漏最小，2、易于开始就用酸充满电池，3、具有低的内电阻，因此可以高的电流而不使电压下降。缺点：1、玻璃微纤维隔板柔软并更容易损坏，从而导致操作难度增加，2、酸性电解质有分层的趋势，从而降低容量并不利地影响循环寿命。凝胶电池优点：1、分层度低，因此有良好的循环寿命，2、易于制造坚固的隔板(其可以由在溢出式铅-酸电池中使用的微孔塑料材料或相似的材料制成)。缺点：1、内电阻高，因此该电池输送大电流的能力受到限制，2、氧的迁移不如GMF电池设计有效，3、由于需要凝胶电解质，必须将酸和二氧化硅混合来形成在胶凝过程开始之前要迅速加入到电池中的凝胶，而这需要严格的制造流程。-->因此，本专利技术的一个目的是，提供一种至少在一些方面改进的电池或制造该电池的方法和/或提供这样一种电池或制造该电池的方法，其中减轻了所述电池的上述一种或多种或其它缺点。根据本专利技术，提供一种电池，该电池具有至少一个正极板或正电极和至少一个负极板或负极，它们通过玻璃微纤维(GMF)隔板等或孔隙率大于约60％的隔板彼此分隔，所述电池包含凝胶或至少部分凝胶的电解质。隔板的孔隙率在无负荷下可以高达93％或95％或在标准压力，即10Kpa下高达约90％。一般来说，隔板孔隙率是重要的，因为，例如在常规的VRLA GMF电池中，孔隙率越低，可以使用的电解质的量就越少，从而电池的容量就越低。本申请人已经发现包含GMF隔板和凝胶电解质的电池设计兼具GMF电池和凝胶铅-酸电池的优点而看上去没有带来额外的缺点。通常，电池就是铅-酸电池，而且其被设想为，正极板通常由含活性材料如二氧化铅活性材料的铅合金(或铅，优选的是纯铅)制成，负极板由含活性材料如海绵状铅活性材料的铅合金(或铅，优选的是纯铅)制成，同时凝胶电解质通常由优选为与二氧化硅(或相似的胶凝剂)混合的硫酸制成。极板通常处于被活性材料覆盖的网的形式。优选地，这个或每个隔板在相关的正极和负极板之间挤压。在无负荷下隔板的孔隙率为约93％或95％的情况下，在降低厚度并将孔隙率降低至约90％的10Kpa下测量隔板的厚度。在该电池中，优选的是在相关极板之间压缩隔板约20-30％，将孔隙率降低至约85-87％。人们认为，由于将隔板压在极板上，所以电池的循环性得以增强，因为众所周知，压缩设计提供良好的循环寿命。人们认为，隔板处于压缩状态下，保持更好的电接触，且电池的总体性能也可以保持得更好。-->隔板可以包含非玻璃材料的微纤维物质如聚酯。玻璃微纤维和聚酯微纤维的混合物可以制造比只由玻璃微纤维制成的隔板更坚固的隔板。可以方便地提供由约92％的玻璃微纤维和约8％的聚酯微纤维制成的隔板。这样的混合物简化了隔板的生产过程。聚酯微纤维的厚度可以为约0.5-2.0微米。可以预计，根据本专利技术所涉及的电池通常是封闭型电池，由于其具有氧重组的特性。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＶＲＬＡ电池，所述电池具有至少一个正极板或正电极和至少一个负极板或负极，所述极板或电极被孔隙率大于约６０％的玻璃微纤维（ＧＭＦ）隔板或类似物彼此分隔开，该隔板或每个隔板与相关的正和负极板密切接触，并压缩在这些极板之间，所述隔板具有单层结构，并包含胶凝剂，所述电池在所述极板之间包括至少部分凝胶的电解质，电解质体积小于极板和隔板的孔体积，这样隔板未完全饱和。

【技术特征摘要】
GB 2001-12-29 0131091.11、一种VRLA电池，所述电池具有至少一个正极板或正电极和至少一个负极板或负极，所述极板或电极被孔隙率大于约60％的玻璃微纤维(GMF)隔板或类似物彼此分隔开，该隔板或每个隔板与相关的正和负极板密切接触，并压缩在这些极板之间，所述隔板具有单层结构，并包含胶凝剂，所述电池在所述极板之间包括至少部分凝胶的电解质，电解质体积小于极板和隔板的孔体积，这样隔板未完全饱和。2、如权利要求1所述的电池，在该电池中隔板的孔隙率在无负荷下高达93％或95％，或在标准压力即10Kpa下为约90％，优选地，其中在压缩状态下孔隙率被减少到约90％，且优选地，其中隔板可在相关的极板间被进一步压缩了约20％至30％，孔隙率减少到约85％或87％。3、如前述任一项权利要求所述的电池，其中隔板包括由不同于玻璃的材料如聚酯构成的微纤维，优选地，隔板厚度为约0.5至2.0微米。4、如权利要求7所述的电池，其中隔板由约92％的玻璃微纤维和约8％的聚酯微纤维构成，优选地，隔板厚度为约0.5至2.0微米。5、如前述任一项权利要求所述的电池，所述电池具有有限量的液态电解质和在隔板中所提供的凝胶电解质。6、如前述任一项权利要求所述的电池，其中隔板的孔径为10微米或更大，优选为大于16微米。7、如前述任一项权利要求所述的电池，所述电池具有约95％的氧重组和/或接近零的充气率。-->8、一种制造VRLA电池的方法，所述方法包括向容器内引入至少一个正极板或正电极和至少一个负极板或负极，形成由玻璃微孔纤维等和胶凝剂构成的单层结构的隔板，以密切接触的方式将孔隙率大于约60％的隔板引入相关的正极板和负极板之间，并在极板之间压缩隔板，在容器内在所述极板间形成至少部分凝胶的电解质，电池的电解质体积小于极板和隔板的孔体积。9、如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴里屈尔潘，
申请(专利权)人：霍克电池有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]