[發(fā)明專利]鉛酸蓄電池和鉛酸蓄電池組

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610058837.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN107017436A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊春曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 楊春曉
• 主分類號(hào): H01M10/12
• 分類號(hào): H01M10/12;H01M10/14
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蓄電池，特別是涉及鉛酸蓄電池和鉛酸蓄電池組。

背景技術(shù)

鉛酸蓄電池自1859年由法國人普蘭特(planté)發(fā)明至今，已經(jīng)有150多年的歷史，其間經(jīng)歷過多次重大改進(jìn)。技術(shù)進(jìn)步和其固有的電化學(xué)系統(tǒng)特性，使其已具有了相對(duì)較好的性價(jià)比、穩(wěn)定性和安全性，并成為目前全球應(yīng)用最廣、市場(chǎng)份額最大的二次電池，廣泛應(yīng)用在交通、通訊基站、儲(chǔ)能、牽引等領(lǐng)域。然而，隨著近年相關(guān)行業(yè)的發(fā)展、新興產(chǎn)業(yè)的興起，現(xiàn)有鉛酸蓄電池的性能，例如比能量、比功率、使用壽命等，被期望達(dá)到更好、更高的水平。因此，在鉛酸蓄電池現(xiàn)有技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，升級(jí)鉛酸蓄電池性能，如比能量、比功率、使用壽命等，同時(shí)做好相關(guān)的環(huán)保工作，有利于更好地促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。

目前，鉛酸蓄電池按電池或電極的構(gòu)造特征，一般有平面板柵式鉛酸蓄電池、卷繞式鉛酸蓄電池、管式鉛酸蓄電池、雙極式鉛酸蓄電池、泡沫板柵鉛酸蓄電池、超級(jí)電容器鉛酸蓄電池、鉛碳電池等。鉛酸蓄電池較多見的是以蓄電池組的形式進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用。現(xiàn)行應(yīng)用中，平面板柵式鉛酸蓄電池制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，但是產(chǎn)品比能量相對(duì)較低、深放電和大電流放電能力相對(duì)較差、循環(huán)使用壽命相對(duì)較短；管式鉛酸蓄電池的深放電能力和電池壽命相對(duì)有所提高，但是其正、負(fù)極制備工藝兼容性較差，因而工藝較復(fù)雜，且其電池比能量和大電流放電能力仍不夠理想；卷繞式鉛酸蓄電池在電池的壽命、比能量、大電流放電能力等方面均有相對(duì)較好的提高，但是該產(chǎn)品對(duì)制作工藝控制要求高、設(shè)備成本貴，且形成電池組時(shí)，其圓柱狀單電池外型使得整個(gè)電池組的體積比能量也變得較低；雙極式鉛酸蓄電池、泡沫板柵鉛酸蓄電池由于其所使用的電極集流體材料自身固有的較難克服的缺點(diǎn)，如鈍化、量產(chǎn)困難等問題，使其多年以來至今基本仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段；超級(jí)電容器鉛酸蓄電池或鉛碳電池，雖然在高倍率部分荷電狀態(tài)(HRPSoC)下的模擬應(yīng)用已獲得較好的結(jié)果報(bào)道，如大電流充放電性能、循環(huán)壽命方面，但是存在電容器電極與電池電極兼容制造、使用上的困難、電池?zé)崾Э貑栴}，這使其較難被推廣適用于眾多其它應(yīng)用場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種鉛酸蓄電池，它可以明顯提高鉛酸蓄電池的比能量、深放電、大電流放電能力、循環(huán)使用壽命等性能，并有利于降低超級(jí)電容器鉛酸蓄電池其電容器電極與電池電極制備和使用上的困難，防止或減輕電池?zé)崾Э亍?/p>

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的鉛酸蓄電池，包括正電極、負(fù)電極、電池殼、電流匯流體，正電極和負(fù)電極的物理形狀為柱條狀，正電極柱條和負(fù)電極柱條相互平行且彼此鄰靠或嵌套排布，正電極柱條和負(fù)電極柱條之間設(shè)置有隔板，隔板防止正、負(fù)極之間電流短路但允許電解液自由擴(kuò)散和離子遷移；正電極柱條和負(fù)電極柱條各自包括有活性物質(zhì)和電流集流體，所述集流體本身至少有一部分設(shè)置在活性物質(zhì)內(nèi)部或表面，集流體一端與活性物質(zhì)導(dǎo)電性接觸或結(jié)合，另一端與所述匯流體、或電池間連接體或電池輸出端點(diǎn)中的至少一種導(dǎo)電性連接。其中所述集流體另一端與電池輸出端點(diǎn)的導(dǎo)電性連接包括所述集流體的另一端與電池輸出端子相連接或直接作為電池輸出端。

所述正電極、負(fù)電極柱條的徑向橫截面形狀包括：?jiǎn)芜呅巍⒍噙呅巍A形、橢圓形、螺旋形、環(huán)形中的一種或多種。其中，多邊形的邊可以是直邊、弧形邊或不規(guī)則形，每條邊的類型和長(zhǎng)度可以相同，也可以不同。所述環(huán)形包括圓環(huán)形、三角形環(huán)形、方形環(huán)形、六邊形環(huán)型、橢圓環(huán)形或其它多邊形環(huán)形中的一種或多種。

正電極、負(fù)電極的徑向橫截面形狀可以相同，也可以不同。徑向橫截面是指垂直于電極柱條軸向的截面。

所述正電極柱條、負(fù)電極柱條的上、下部分直徑可以相同，也可以不同。電極柱條在軸向方向的長(zhǎng)度以及在徑向方向的尺寸均≧1nm。

所述電極排布形成陣列，所有正電極或所有負(fù)電極形成的陣列其排列花樣包括但不限于：x邊形(x≥1)、圓形、橢圓、螺旋形、環(huán)或多重環(huán)形，其中的一種或多種；x邊形的邊包括：直邊、曲邊、不規(guī)則邊，其中的一種或多種。x邊形的各邊類型彼此相同或不相同，各邊長(zhǎng)度相同或不相同。

所述電極陣列中，每一個(gè)正極柱條周圍鄰靠著或內(nèi)部嵌入排布著的負(fù)極柱條的數(shù)目，與每一個(gè)負(fù)極柱條周圍鄰靠或內(nèi)部嵌入排布著的正極柱條數(shù)目可以相等，也可以不相等。

所述活性物質(zhì)可以采用蓄電池中常用的活性物質(zhì)，其狀態(tài)不限，例如可以是粉末、膏狀、固化狀態(tài)或膠體等狀態(tài)。