[實用新型]鉛合金纖維板柵高能密封膠體鉛酸蓄電池

無效

• 申請號: 01260735.5
• 申請日: 2001-09-11
• 公開（公告）號: CN2509736Y
• 公開（公告）日: 2002-09-04
• 發明（設計）人: 劉玉民;武利平;李金海
• 申請（專利權）人: 包頭市萬安電源有限公司
• 主分類號: H01M10/12
• 分類號: H01M10/12;H01M4/68
• 代理公司: 包頭市專利事務所
• 代理人: 張少華

本實用新型涉及一種鉛合金纖維板柵高能密封膠體鉛酸蓄電池。

在現代人類社會中，蓄電池作為移動能源已成為各行各業不可缺少的組成部分。在形形色色的蓄電池中，由于鉛酸蓄電池具有電流大、單格電壓高、材料易得、價格便宜等優點，所以它在100多年來始終經久不衰，產銷量始終占蓄電池中的第一位，但是由于它體積大、重量沉、自放電大、壽命短、比能量低、使用的安全性不可靠、有酸霧等缺點，制約了它在很多領域的應用。

為了提高鉛酸蓄電池的性能和使用特性，各國做了大量的研究工作，于六十年代中期研究出了陰極吸收式密封鉛酸蓄電池，七十年代已大量生產密封蓄電池。密封蓄電池的研究成功使古老的鉛酸蓄電池增添了活力，對這種電池的需求曾以30％-40％的年增長率增加，到了八十年代中期之后才達到平衡。如美國、日本、西德、英國、法國等等國家，這種密封鉛酸電池產品已經系列化和商品化。

中國的密封鉛酸蓄電池的研究工作起步較晚，但發展勢頭很猛，不少廠家引進了國際上90年代水平的裝備和技術，密封蓄電池代替了絕大部分的傳統鉛酸蓄電池，并且應用領域也在不斷地擴大。在密封鉛酸蓄電池中，決定著電池質量，如：電池容量、重量比能量、使用壽命、標準循環次數等性能指標，主要是電池的板柵和電解質。選擇良好的板柵合金材料和板柵結構，對提高極板的導電性、活性物質的利用率、耐腐蝕性能等具有良好的促進作用。國內目前的板柵主要是采用鑄造方式，極板結構也不外乎普通管式和涂膏式二種。存在著極板比質量高，容量小，比能量低，循環使用壽命短，充電時間長等不足。國外一般使用輕量化板柵，板柵合金的材料主要有鉛銻合金、低銻合金、鉛鈣合金、鉛鍶合金四大系列。鉛銻合金是制造鉛酸蓄電池板柵及骨芯的典型材料，一直為蓄電池工業廣泛接受。它的優點是：抗拉強度、延展性、硬度及晶粒強化作用明顯優于純鉛，具有較好的鑄造性能，在充放電循環時板柵不易變型，腐蝕比純鉛更均勻，與活性物質有較好的結合力。鉛銻合金中銻含量最初較高為7％-12％。目前廣泛使用Sb4％-6％，甚至更低，但是鉛銻合金存在的缺點是：鉛銻合金的電阻大，充電時正極板柵中的銻溶解在電解液中，進入轉移沉積在負極活性物質上，顯著降低氫的負極析出的超電勢，一部分銻吸附在正極活性物質上，也降低了氧在正極析出的超電勢，過充電時逸出有毒氣體SbH₃，且正極板柵腐蝕速率隨合金中銻含量的增加而提高，低銻合金的缺點是：板柵容易產生裂紋；鉛鈣合金其優點是電阻較小，析氫超電勢高，自放電小，但因為UPS電池和一些閥控蓄電池所用板柵較薄，此外又有循環方式的應用，這樣Pb-Ca合金的缺點就突出了出來，抗蠕變性能差，在鑄造過程中鈣發生氧化，從而鈣損失嚴重，含量不易控制，深循環性能差；鉛鍶合金的缺點是在高于37.8℃時，暴露一段時間后有變軟的趨勢，價格也不及鉛鈣系列低廉。在電解質方面，目前，普遍采用的是液體電解質，其缺點是電解液易出現分層現象，有酸霧溢出，電池的壽命短。

本實用新型的目的是為了解決上述存在的問題給出一種具有新型板柵和電解質的鉛合金纖維板柵高能密封膠體鉛酸蓄電池。

本實用新型的目的是通過以下方式實現的：

本實用新型包括電池外殼、電池端蓋、正極板、負極板、隔板、電解質、正極極柱、負極極柱、正極端子、負極端子、安全閥、連接部分，其特征是：正極板采用鉛合金纖維氈板柵，板柵中設有極耳、邊框、筋條及鉛合金纖維，負極板采用鉛合金絲同軸復合編織的絲網結構的板柵，板柵上設有極耳，電解質采用硅酸鹽膠體電解質。

本實用新型的優點是：1、提高了產品的容量，正極板柵用鉛合金纖維氈作活性物質集流體，其纖維表面積要比普通板柵的表面積大好多，所以活性物質利用率高，容量相應提高，且能與活性物質充分接觸，所以該種極板的內阻比正常極板小，使之放電容量充分發揮；而負極板柵采用鉛合金復合編織的板柵，同樣具有重量輕、表面積大與活性物質接觸充分的優點，因此，在保持極板重量不變的情況下，可大大提高蓄電池的容量；2、提高了產品壽命，本實用新型的鉛合金是特殊的合金材料，它的抗腐蝕性比一般合金強，且合金晶格比重力鑄造合金的晶格更加緊密，因此可以獲得更長的使用壽命；3、膠體電解質提高了蓄電池的低溫起動性能，同時避免了酸霧對環境的污染和對設備的腐蝕，避免了電解液的分層現象，產品可以隨意倒置。

下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為正極板柵的結構示意圖；

圖3為負極板柵的結構示意圖。

參照附圖，本實用新型包括電池外殼11(即電槽)、電池端蓋10、正極板7、負極板8、隔板6、電解質12、正極極柱4、負極極柱5、正極端子9、負極端子3、安全閥2、連接部分1，正極板7采用鉛合金纖維氈板柵，所用合金材料為Pb-Ca-Sn-Al合金，將合金材料采用擠制方法制成0.25-0.40mm之間的鉛合金纖維，在纖維切絲機上，將鉛纖維切割成長度為50D-100D的短纖維，將鉛合金纖維在鋪氈機上鋪氈成型，根據不同需要可生產不同規格尺寸的鉛合金纖維氈，將成型纖維氈在燒結爐中進行燒結，使鉛纖維絲之間接觸牢固，導電性能好，將該種氈采用去離子水進行清洗，采用冷壓達到45％以上孔隙率后，再進行熱壓，在壓模中產生板柵筋條15，將纖維板柵放入鑄框和鑄耳模具內鑄造出邊框14和極耳13，在附圖2中16為鉛合金纖維；負極板柵8采用絲網板柵，所用合金材料為Pb-Ca-Al合金，將合金材料制成纖維絲狀，采用同軸復合工藝，將合金材料制成復合合金絲，然后采用編織工藝制成絲網，最后在鑄模內鑄造出極耳17；電解質12為硅酸鹽膠體電解質，采用氣相SiO₂法制成。