[發(fā)明專利]用于鉛酸電池的催化劑裝置以及鉛酸電池

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201880099735.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN113169413A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 小林康太郎
• 申請（專利權(quán)）人: 日本戈爾合同會社
• 主分類號: H01M50/30
• 分類號: H01M50/30;H01M50/392;H01M10/06
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 江磊;蔡文清

本發(fā)明提供一種用于鉛酸電池的催化劑裝置，該催化劑裝置能夠減少電解質(zhì)溶液的氣體釋放，以及因泄漏引起的電解質(zhì)溶液減少，因此能夠提供壽命長并且即使在氣體流量過高的情況下也能確保安全的鉛酸電池。還提供了包括該催化劑裝置的鉛酸電池。一種用于鉛酸電池的催化劑裝置，所述催化劑裝置包括：催化劑層，其包含催化劑以對由氧和氫產(chǎn)生水或水蒸氣的反應(yīng)進(jìn)行加速；以及多孔膜，其包含熔點(diǎn)或玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為160℃或更低的熱塑性樹脂，并且其中，催化劑層的至少一個表面與多孔膜接觸，并且多孔膜的平面尺寸等于或大于催化劑層的平面尺寸。還提供了包括所述催化劑裝置的鉛酸電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于鉛酸電池的催化劑裝置，更優(yōu)選用于鉛酸電池的催化劑裝置和包括該催化劑裝置的鉛酸電池，而該催化劑裝置防止電解質(zhì)溶液減少，并且能夠?qū)崿F(xiàn)長壽命，即使在氣體流量過多的情況下也能確保安全。

背景技術(shù)

鉛酸電池、特別是汽車用鉛酸電池通常采用開放結(jié)構(gòu)，其中，電解質(zhì)溶液(例如稀硫酸)可以自由流動。具有該結(jié)構(gòu)的鉛酸電池會在充電時產(chǎn)生氧氣和氫氣，并且因此包括用于排放這些氣體的排氣部(排氣口)。否則，電池內(nèi)部的氣壓會增加，這可能導(dǎo)致電池變形和破損。

氣體通過排氣部的這種泄漏會導(dǎo)致電解質(zhì)溶液減少。電解質(zhì)溶液的減少會導(dǎo)致電池的化學(xué)反應(yīng)不足，并導(dǎo)致充電容量和放電容量減少。

針對這些問題，迄今為止已經(jīng)做出了各種努力。

專利文獻(xiàn)1公開了一種用于鉛酸電池的催化劑部件，該催化劑部件包括：催化劑層，該催化劑層包含催化劑以促進(jìn)用于由氧氣和氫氣產(chǎn)生水或水蒸氣的反應(yīng)；以及通過其使至少部分水或水蒸氣冷凝和/或流回電池內(nèi)部的設(shè)置。催化劑部件可以減少從電解質(zhì)溶液的氣體釋放以及因泄漏引起的電解質(zhì)溶液減少，由此提供壽命長的鉛酸電池。

專利文獻(xiàn)2公開了催化劑裝置，用于使得來自電解質(zhì)溶液的分解氣體重新結(jié)合。該催化劑裝置具有濾除催化毒物(酸性電解質(zhì)溶液)并控制重新結(jié)合溫度的能力。更具體地，催化劑裝置包括允許氣體通過而不允許液體通過的多孔區(qū)段，以防止催化毒物(例如，酸性電解質(zhì)溶液)到達(dá)催化劑。據(jù)描述，已通過多孔區(qū)段的氣體到達(dá)催化劑位點(diǎn)，在催化劑位點(diǎn)處重新結(jié)合，并且可以通過多孔區(qū)段流回。

專利文獻(xiàn)2還公開了一種催化劑裝置，其容器可以由于催化劑的反應(yīng)熱而熔融，以物理上覆蓋催化劑以停止催化。

[引用列表]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1]日本專利特開公開號2017-201594

[專利文獻(xiàn)2]美國專利號7326489B

發(fā)明內(nèi)容

[技術(shù)問題]

如上所述，常規(guī)的鉛酸電池會在充電時通過排氣孔向外釋放氧氣和氫氣，從而導(dǎo)致鉛酸電池中電解質(zhì)溶液減少。電解質(zhì)溶液的減少會導(dǎo)致電池的化學(xué)反應(yīng)不足，這會導(dǎo)致充電容量和放電容量降低。盡管不希望受任何特定理論的束縛，但電解質(zhì)溶液中稀硫酸濃度的增加可能會導(dǎo)致正極板腐蝕而降低容量，而電解質(zhì)溶液液面降低可能會使板極暴露而迅速減少放電容量，并且進(jìn)一步腐蝕負(fù)極板和條帶之間的連接部。

此外，電解質(zhì)溶液減少還可能導(dǎo)致硫酸鹽化和穿透短路(penetration short-circuiting)。硫酸鹽化(sulfation)是以下現(xiàn)象：其中，放電產(chǎn)生的硫酸鉛可能不能通過充電而充分分解為二氧化鉛和鉛，從而形成硫酸鉛的塊狀晶體。該塊狀晶體難以還原為金屬鉛，會降低電池性能并縮短電池壽命。另外，該塊狀晶體還涉及穿透短路。塊狀晶體在電極上生長成針狀晶體，其被稱為“枝晶”。如果枝晶繼續(xù)生長，其可能會到達(dá)另一電極，從而引起短路。這是穿透短路，會導(dǎo)致無法再對電池進(jìn)行充電和放電。