CN105185948B - 一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水库的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水库的方法，所述铅酸蓄电池包括电池壳体、极群，所述铅酸蓄电池设置有能够从电池壳体上的安全阀安装口塞入的补水库，所述补水库包括多孔耐酸柔性材料构成的包，所述包内设吸水后的树脂且所述树脂在吸水后呈凝胶状，所述树脂为在酸性条件下析水的树脂。本发明能够及时适量地补充蓄电池的失水，还可防止金属元件被腐蚀和环境污染。本发明可以广泛地应用于铅酸蓄电池，尤其运用失水严重的高温浮充用电池和负极添加碳的铅炭电池。

Description

一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水 库的方法

技术领域：

本发明涉及铅酸蓄电池及铅酸蓄电池的自动补水方法。

背景技术：

铅酸蓄电池可广泛应用于交通动力、电力通讯、矿山照明、储能等领域。

铅酸蓄电池在充放电过程或放置过程，会发生水电解、自放电等副反应，电池槽体本身也会有透水性，这些原因均易造成电池失水。当失水到一定程度，将导致一方面电解液浓度高加剧板栅腐蚀，另一方面隔板与极板贴附不好放电时电解液供应不及时造成电池容量降低等一系列不良后果，最终因电解液干涸电池失效，一般失水率超过10%时，电池容量相应下降20%，电池失效。尤其对于通讯用高温浮充电池，其环境温度高，充电过程中产生的热量加速了水的损失。负极引入碳材料的铅炭电池，由于碳材料的加入，导致电池析氢过电位降低，电解壁垒降低，电池更易失水。某些电池因充电模式如快速充电模式，也易造成因水损失而失效。因此设计电池补水方法对减少或避免因电池失水造成的电池失效具有重要意义。而且，铅酸蓄电池在使用过程中，酸液蒸发或水解产生的氢氧气体带走酸液，都不可避免的产生酸雾，而酸雾将造成设备腐蚀和环境污染。

发明内容

本发明首先所要解决的问题是提供一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池，能够及时适量地补充蓄电池的失水。为此，本发明采用以下技术方案：

一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池，包括电池壳体、极群，其特征在于所述铅酸蓄电池设置有能够从电池壳体上的安全阀安装口塞入的补水库，所述补水库包括多孔耐酸柔性材料构成的包，所述包内设吸水后的树脂且所述树脂在吸水后呈凝胶状，所述树脂为在酸性条件下析水的树脂。

本发明的补水工作原理：本发明的吸水树脂在纯水中吸水倍率是自重的几百至几千倍，吸水后吸水树脂成为凝胶状，其具吸水速率快，保水能力强的特点。但在酸碱盐条件下，超强吸水树脂的吸水倍率会降低，凝胶的交联网络密度降低使得吸进去的水可释放出来，以此将吸水树脂作为电池的补水源，铅酸蓄电池酸性电解液条件下即可释放出吸收的水，而释放速率通过外部包覆的多孔耐酸柔性材料的孔率和孔径来实现。多孔耐酸柔性材料具有可选择性，一方面可使蓄电池内部的酸雾进入补水库且速率可控，同时可使补水库内释放的水进入电解液，另一方面又阻止补水库内的补水源被毫无控制地进入电池，防止补水库瞬间崩解，使补水有效期缩短，多孔耐酸柔性材料具有耐酸性和憎水性，可防止在酸性电解液中降解和使析出的水及时进入电池电解液中。

其中的补水库制备方案为采用一种或几种超强吸水树脂如聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸盐类、淀粉类和纤维素类等吸收一定水量后作为补水源，吸水后形成凝胶状，为使凝胶具有一定的弹性和机械强度，吸水倍率设计为100~1000，具体吸水量根据电池单格内的电解液容量决定。多孔耐酸柔性材料包覆在补水源外部从而形成补水库，其多孔材料可以是PTFE、PP、PE等憎水材料，其孔率和孔径决定酸雾透过速率，也就决定了补水库释放水的速率，其与电池寿命匹配。

采用本发明的技术方案，由于补水库可有效吸收酸雾，因此，还可防止金属元件被腐蚀和环境污染。

采用本发明的技术方案，即使当吸水树脂的水释放完毕后，整个补水库也会呈扁状搭置在集群之上，不会造成对蓄电池内部结构的影响。

本发明的技术方案可以广泛地应用于铅酸蓄电池，尤其运用失水严重的高温浮充用电池和负极添加碳的铅炭电池

本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种安装蓄电池补水库的方法。为此，本发明采用以下技术方案：

补水库的安装是在电池下线后，因此不影响电池的生产工艺。具体方法是在蓄电池下线抽去蓄电池极群上端的浮酸后，从电池壳体上的安全阀安装口塞入，由于补水源为凝胶状、且外部包覆的是柔性多孔材料，因此在放入时可被挤成条状，不受安全阀安装口的口径影响。放入补水库后即可安装安全阀，因此补水库的安装操作简单可行。

附图说明

图1为本发明所提供的实施例的局部示意图。

图1a为本发明所提供的实施例在放入安全阀安装口时的形状示意图。

图1b为本发明所提供的实施例中补水库的剖视图。

图2为补水库对电池失水率的影响的对比图。

图3为补水库对电池放电时间的影响的对比图。

具体实施方式：

参照图1、1a、1b。本发明所提供的具有自动补水功能的铅酸蓄电池，包括电池壳体1、极群2、汇流排3，所述铅酸蓄电池设置有能够从电池壳体上的安全阀安装口4塞入的补水库5，所述补水库5包括多孔耐酸柔性材料构成的包6，所述包6内设吸水后的树脂7，且所述树脂7在吸水后呈凝胶状，所述树脂7为在电池极群上方的酸雾环境下析水的树脂。

所述补水库5的局部能变形为能通过安全阀安装口的条形。

以所述树脂7采用聚丙烯酸钠超强吸水树脂为例，为使补水源凝胶具有一定的抗震弹性和机械强度，吸水倍率设计为200~500。而一般电池失水量达到电池标称电解液容量10%时，电池容量将下降20%而失效，因此补水源重量设计为电池单格中标称电解液容量的10%~25%。

包覆补水源的多孔耐酸柔性材料，可选PTFE材料，其孔径8~100微米，孔率40~85%，厚度为0.1~2mm。根据电池保质期寿命，为五年以上时，多孔材料厚度在1.5~2mm，孔率在40~60%，孔径8~50微米，两年以下时，厚度在0.1~1mm，孔率在70~85%，孔径50~100微米。

多孔材料包覆好补水源后采用热封合，补水库制备完成。

按现有工艺生产的铅酸蓄电池，在下线后，先检查电池极群上方有无浮酸，有浮酸时先抽去浮酸，防止补水库遇酸瞬间崩解。这里特别选用工作环境恶劣失水严重的高温浮充电池和因析氢失水严重的铅碳电池作为初期实验对象。

浮酸抽去后，从安全阀阀口将补水库塞入铅酸蓄电池的壳体内，最后安装安全阀。

高温浮充电池安装补水库后，由于补水库内缓慢释放的水，减缓了电池失水速率，降低了浮充电流。，使电池耐久性得到一定程度的提高。图2为补水库在高温浮充电池上的应用，采用55℃、2.25V循环浮充，从失水率来看，补水库明显减缓了失水速率。图3为补水库在铅碳电池上的应用，服役一年后，从放电曲线来看，应用补水库后的电池放电曲线平台更长，即电池耐久性提高。

Claims (3)

1.一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池，包括电池壳体、极群，其特征在于所述铅酸蓄电池设置有能够从电池壳体上的安全阀安装口塞入的补水库，所述补水库包括多孔耐酸柔性材料构成的包，所述包内设吸水后的树脂且所述树脂在吸水后呈凝胶状，所述树脂为在酸性条件下析水的树脂；树脂的吸水倍率为100～1000。

2.如权利要求1所述的一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池，其特征在于所述补水库的局部能变形为能通过安全阀安装口的条形。

3.一种安装铅酸蓄电池补水库的方法，其特征在于：

补水库的安装是在蓄电池下线后；具体步骤是在蓄电池下线抽去电池极群上端的浮酸后，从电池壳体上的安全阀安装口塞入，放入补水库后再安装安全阀；

所述补水库包括多孔耐酸柔性材料构成的包，所述包内设吸水后的树脂且所述树脂在吸水后呈凝胶状。