CN100399620C - 地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池 - Google Patents

地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，由电池槽、电池盖、正极板、负极板、玻璃纤维隔板、胶体电解质、安全防爆阀、端子和汇流排组成，所述的正、负极板以玻璃纤维隔板隔开，依次叠加后加压置于电池槽中，正、负极板的极耳部份由汇流排与端子连接，槽盖间密封采用热封方式进行粘合，端子与电池盖之间设有耐酸耐老化的硅氟橡胶圈，用塑料螺母固定，再用环氧树脂胶封，电池壳内灌注胶体电解质，排气阀安装在电池盖上的排气阀座上。本发明体积小、容量高，又克服了碱性镍镉电池的价格高、维护工作量大、易漏液、使用时容易出现电池底部烧结的缺点，适应于地铁车辆的使用。

Description

地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池
技术领域
本发明涉及一种阀控式铅酸蓄电池，特别是一种地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池。
背景技术
地铁机车车辆用蓄电池以前均采用碱性的镍镉蓄电池，需从国外进口，成本高、价格昂贵，采购周期长，采购成本高，运行成本也高。目前其价格比阀控式铅酸电池高出1.5倍，且碱性电池因漏液而需要定期补加电解液并调整电解液比重，然后进行电解液均匀性充电，所用的维护用材料和能源费很高。而酸性电池不需要加电解液，也不需要调整电解液比重。碱性电池因漏液引起短路，常发生底部烧焦和鼓胀现象而引起电池报废，这样需要经常更换部分电池或整组电池，造成直接经济损失和间接经济损失较大，尤其是造成地铁安全运营上的信誉损失是无法估量的。
而以往的阀控式铅酸蓄电池比能量低，其体积较大，难以安装在窄小的空间，并且热失控现象严重，使用寿命短，不能应用于地铁中。
发明内容
本发明的目的是提供一种维护工作量少、体积小、寿命长的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，以克服现有碱性镍镉蓄电池成本高、价格昂贵、运行成本高的缺点。
本发明的目的是通过下述方式实现的：由电池槽、电池盖、正极板、负极板、玻璃纤维隔板、胶体电解质、安全防爆阀、端子和汇流排组成，所述的正、负极板以玻璃纤维隔板隔开，依次叠加后加压置于电池槽中，正、负极板的极耳部份由汇流排与端子连接，槽盖间密封采用热封方式进行粘合，端子与电池盖之间设有耐酸耐老化的硅氟橡胶圈，用塑料螺母固定，再用环氧树脂胶封，电池壳内灌注胶体电解质，安全防爆阀安装在电池盖上的安全阀座上。
本发明的优点：
1)电池槽盖之间的密封由以前的胶封改为热封，使电池的槽与盖之间熔融后形成一个整体，不会因碰撞或温度变化而使胶层发碎。端子与电池盖之间采用双重密封，第一道用塑料螺母，紧压耐酸耐老化的硅氟橡胶圈，第二道用环氧树脂胶封，有效防止电池的漏液、爬酸等问题。
2)极板活性物质中添加导电碳纤维、乙炔黑，增加电导性能、提高利用率，并增加活性物质之间的结合强度，另外负极活性物质添加硫酸钡、木素磺酸钠，以改善和提高电池的充放电性能、充电接受能力及低温性能。
3)板栅合金内添加了银，使耐腐蚀性能和导电性能显著提高，并降低板栅与活性物质之间的接触电阻，这样可设计成薄型板栅，板栅结构设计为竖筋条为主横筋条为辅，降低蓄电池内阻，采用本合金配方，电池正板板厚度由3.7mm减小为2.7mm，电池负板板厚度由2.9mm减小为2.0mm，使蓄电池的重量和体积降低了10％左右。
4)蓄电池壳体内、极群四周及上端充满胶体电解质，使蓄电池的载液量可以提高10％以上，蓄电池热容量增大，而且避免了“孤岛”的产生，充放电过程中产生的热量可以通过壳壁散发出去，因此充放电时温升很小，热失控现象基本得到控制、在高温下有较长寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中I部分的放大图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的极板结构示意图。
图1-4中各部分的名称如下：1-安全防爆阀，2-电池盖，3-汇流排，4-胶体电解质，5-电池槽，6-正负极板，7-玻璃纤维隔板，8-端子胶，9-塑料螺母，10-塑料垫片，11-密封圈，12-电池引出端子，13-防尘盖，14-安全阀座，15-极耳，16-活性物质，17-板栅，a-电池长，b-电池宽，c-电池高，d-电池总高。
具体的实施方式
参见图1-4，本发明由电池槽5、电池盖2、正负极板6、玻璃纤维隔板7、胶体电解质4、安全防爆阀1、电池引出端子12和汇流排3等组成，所述的正负极板6以玻璃纤维隔板7隔开，依次叠加后加压置于电池槽5中，极板6的极耳15部份由汇流排3与电池引出端子12连接，槽盖全部选用阻燃的ABS工程塑料，槽盖间密封采用热封方式进行粘合，电池引出端子12与电池盖2之间采用双重密封方法：即底层用塑料螺母9，通过塑料垫片10紧压耐酸耐老化的硅氟橡胶密封圈11，上层用环氧树脂端子胶8进行胶封。电池槽内灌注胶体电解质4，安全防爆阀1安装在电池盖上的安全阀座14上。
本发明的正、负极板由活性物质和板栅组成，正极板铅膏含0.2～0.5％碳纤维、0.1～0.4％有机短纤维、0.1～0.5％乙炔黑，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.4L/100kg、11～16L/100kg的纯水和制而成；负极板铅膏含0.2～0.8％碳纤维、0.2～0.8％乙炔黑、0.3～0.6％硫酸钡、0.3～0.8％木素磺酸钠，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.0L/100kg、9～12L/100kg的纯水和制而成。铅膏涂敷在板栅上，通过固化、干燥、化成等工序，制成熟极板，并分别得到正、负极活性物质。
上述的电池正极板铅膏含量可改进为：0.3％碳纤维、0.2％有机短纤维、0.2％乙炔黑，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.4L/100kg、11～16L/100kg的纯水和制而成；负极板铅膏含量可改进为：0.5％碳纤维、0.5％乙炔黑、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.0L/100kg、9～12L/100kg的纯水和制而成。
本发明的正极板栅合金含0.04～0.07％钙、0.015～0.03％铝、0.5～2.0％锡、0.06～0.15％银，余量为铅；负极板栅合金含0.08～0.12％钙、0.015～0.03％铝、0.1～0.3％锡，余量为铅。
上述的正极板栅合金含量可改进为：0.05％钙、0.02％铝、1.0％锡、0.1％银，余量为铅；负极板栅合金含量可改进为：0.10％钙、0.02％铝、0.2％锡，余量为铅。
本发明中的胶体电解质含2～8％的气相二氧化硅、0.5～2.0％的磷酸、0.6～1.2％的硫酸钠，其余为1.28g/cm3的稀硫酸，混合后，在高剪切乳化分散机乳化而成。
活性物质中添加导电碳纤维、乙炔黑，增加电导性能、提高利用率，并增加活性物质之间的结合强度，另外负极活性物质添加硫酸钡、木素磺酸钠，以改善和提高电池的充放电性能、充电接受能力及低温性能。活性物质由铅膏转变而成，铅膏和制后通过固化、干燥、化成等工序，制成熟极板，并分别得到正、负极活性物质。
本发明中板栅以铅钙多元合金浇涛而成，合金内添加了银，使耐腐蚀性能和导电性能显著提高，并降低板栅与活性物质之间的接触电阻，这样可设计成薄型板栅，板栅结构设计为竖筋条为主横筋条为辅，降低蓄电池内阻，将其厚度由正：3.7mm、负：2.7mm减小为正：2.9mm、负：2.0mm，使蓄电池的重量和体积降低了10％左右；
胶体电解质由气相二氧化硅、磷酸、硫酸钠和稀硫酸混和后，在高剪切乳化分散机乳化而成，然后通过真空灌胶机灌注到蓄电池内部，刚好将汇流排淹没，而后逐渐凝结为凝胶，并产生微小裂缝，充电时正极产生的氧气可通过裂缝扩散到负极而复合，减少了水的损失。凝胶中的水被凝胶颗粒包裹在其中，水分的散失速度慢，蓄电池壳体内、极群四周及上端都可以填充胶体电解质，使蓄电池的载液量可以提高10％以上，蓄电池热容量增大，而且避免了“孤岛”的产生，充放电过程中产生的热量可以通过壳壁散发出去，因此充放电时温升很小，热失控现象基本得到控制、在高温下有较长寿命；
采用上述结构和配方做成电池的容量与外形尺寸、重量的对应关系如下表：
Figure C20051003207600081

Claims (9)

1.一种地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，由电池槽、电池盖、正极板、负极板、玻璃纤维隔板、胶体电解质、排气阀、端子和汇流排组成，所述的正、负极板以玻璃纤维隔板隔开，依次叠加后加压置于电池槽中，正、负极板的极耳部份由汇流排与端子连接，其特征在于：槽盖间密封采用热封方式进行粘合，端子与电池盖之间设有耐酸耐老化的硅氟橡胶圈，用螺栓固定，再用环氧树脂胶封，电池壳内灌注胶体电解质，排气阀安装在电池盖上的排气阀座上。
2.根据权利要求书1所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：正极板、负极板由活性物质和板栅组成，活性物质由铅膏转变而成，正极板铅膏含0.2～0.5％碳纤维、0.1～0.4％有机短纤维、0.1～0.5％乙炔黑，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.4L/100kg、11～16L/100kg的纯水和制；负极板铅膏含0.2～0.8％碳纤维、0.2～0.8％乙炔黑、0.3～0.6％硫酸钡、0.3～0.8％木素磺酸钠，余量为铅粉，再用1.40g/cm3的硫酸6.0L/100kg、9～12L/100kg的纯水和制。
3.根据权利要求书2所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：正极板栅合金含0.04～0.07％钙、0.015～0.03％铝、0.5～2.0％锡、0.06～0.15％银，余量为铅；负极板栅合金含0.08～0.12％钙、0.015～0.03％铝、0.1～0.3％锡，余量为铅。
4.根据权利要求书2所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：正极板铅膏含0.3％碳纤维、0.2％有机短纤维、0.2％乙炔黑，余量为铅粉，以1.40g/cm3的硫酸6.4L/100kg、11～16L/100kg的纯水和制；负极板铅膏含0.5％碳纤维、0.5％乙炔黑、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠，余量为铅粉，以1.40g/cm3的硫酸6.0L/100kg、9～12L/100kg的纯水和制。
5.根据权利要求书2所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：正极板栅合金含0.05％钙、0.02％铝、0.1％锡、0.1％银，余量为铅；负极板栅合金含0.10％钙、0.02％铝、0.2％锡，余量为铅。
6.根据权利要求书1所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：电池的容量为100Ah时，其电池的长、宽、高、总高分别为172mm、68mm、302mm、313mm，电池重量为8kg左右。
7.根据权利要求书1所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：电池的容量为120Ah时，其电池的长、宽、高、总高分别为172mm、80mm、302mm、313mm，电池重量为9.6kg左右。
8.根据权利要求书1所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：电池的容量为140Ah时，其电池的长、宽、高、总高分别为172mm、90mm、302mm、313mm，电池重量为11kg左右。
9.根据权利要求书1所述的地铁车辆用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：电池的容量为160Ah时，其电池的长、宽、高、总高分别为172mm、102mm、302mm、313mm，电池重量为13kg左右。
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Pledgor: Hu'nan Fengri Power and Electric Co., Ltd.

Registration number: 2017430000008

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Denomination of invention: Valve control type lead acid accumulator for metro vehicle

Effective date of registration: 20190318

Granted publication date: 20080702

Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd Liuyang branch

Pledgor: Hu'nan Fengri Power and Electric Co., Ltd.

Registration number: 2019430000022

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Date of cancellation: 20201208

Granted publication date: 20080702

Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd. Liuyang branch

Pledgor: HUNAN FENGRI ELECTRIC GROUP Co.,Ltd.

Registration number: 2019430000022

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Denomination of invention: VRLA batteries for metro vehicles

Effective date of registration: 20201222

Granted publication date: 20080702

Pledgee: Bank of Changsha Limited by Share Ltd. Liuyang branch

Pledgor: HUNAN FENGRI ELECTRIC GROUP Co.,Ltd.

Registration number: Y2020430000042

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