CN107026290A - 对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池 - Google Patents

对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池 Download PDF

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Abstract

一种对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，包括电池外壳和电芯，其特征是：电芯由正极片、负极片以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜通过电芯卷轴卷绕成柱状体，在电芯的两端端顶分别设有正极集流盘和负极集流盘；所述正极片在靠正极集流盘一侧顶端设有一与正极片等长的极耳即正极连续极耳，集流盘上设有一螺旋状槽体即正极片卡槽；负极端子通过设于电池外壳侧面的电极端子保护套引到电池的正极端方向；正极片和负极片为复合电极。在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层物质为氧化钌等。本发明的有益效果是该电池具备较强的电流通导能力、超级电容高倍率充电和放电能力以及双膜安全阀使电池更安全的特性。

Description

对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池，尤其是涉及一种高功率、高倍率放电的卷绕式铅酸超级蓄电池，属于蓄电池加工制造技术领域。
背景技术
目前，传统的卷绕式铅酸蓄电池大多采用单个或多个极耳作为集流方式，电流的导出和引入局限在有限的几个焊接点上，通导能力较低，内阻较高，充放电过程中电流分布不均匀，难以实现大电流充放电。另外，大电流充放电时，由于电池内阻大，导致发热严重，电池温度过高，从而引起安全隐患；由于一般的卷绕式铅酸蓄电池高倍率充放电较差，导致电池在需要高倍率充电和放电的使用场合表现不佳；一般的蓄电池安全阀防爆膜为单膜结构，一旦膜被酸腐蚀就会使安全阀失去保护作用，使电池寿命缩短，且易引发安全事故。上述问题使蓄电池在使用中存在很多缺陷。
发明内容
为了克服现有卷绕式铅酸蓄电池电流通导能力较低，内阻较高，充放电过程中电流分布不均匀的缺陷以及在需要高倍率充电和放电的使用场合表现不佳的缺陷；安全阀防爆膜为单膜结构，易引发安全事故的弊端，本发明提供一种对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，它能使充放电过程中电流分布均匀，有效提高电流通导能力，并提高了电极的机械强度和抗震动性能，降低了电极内阻，同时具备超级电容高倍率充电和放电特性；安全阀双膜结构防爆膜使电池更安全，上述特征提高了电池的安全性，延长了电池的循环使用寿命，使卷绕式铅酸蓄电池的性能进一步提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，包括电池外壳(5)和电芯(33)，其特征是：电芯(33)由正极片(1)、负极片(2)以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜(3)通过电芯卷轴(23)卷绕成柱状体，在电芯(33)的两端端顶分别设有正极集流盘(6)和负极集流盘(7)；所述正极片(1)在靠正极集流盘(6)一侧顶端设有一与正极片(1)等长的极耳即正极连续极耳(8)；所述负极片(2)在靠负极集流盘(7)一侧顶端设有一与负极片(2)等长的极耳即负极连续极耳(9)；所述正极集流盘(6)为盘状体，盘体上设有一与正极极片螺旋相吻合的螺旋状槽体即正极片卡槽(32)，正极片(1)的正极连续极耳(8)沿正极片卡槽(32)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿正极片卡槽(32)一侧设有至少一个正极集流盘气孔(40)；所述负极集流盘(7)也为盘状体，盘体上设有一与负极极片螺旋相吻合螺旋状槽体即负极片卡槽(35)，负极片(2)的负极连续极耳(9)沿负极片卡槽(35)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿负极片卡槽(35)一侧设有至少一个负极集流盘气孔(41)；在正极集流盘(6)和负极集流盘(7)上分别设有正极端子(18)和负极端子(19)，负极端子(19)通过设于电池外壳(5)侧面的电极端子保护套(48)引到电池的正极端方向；在正负极之间设有正负极气流通道(49)，该通道至少设置一条，用于将负极产生的气体输送到正极，并通过安全阀(14)排出。
所述安全阀(14)由安全阀座(15)和防爆膜(11)及安全阀盖(10)构成，安全阀座(15)为一柱状体，其中心设有一螺旋状的气道(16)，气道(16)的下部和上部分别设有下滤酸片(13)和上滤酸片(12)，在上滤酸片(12)的上部设有一帽状防爆膜(11)，防爆膜(11)为双膜结构，由防爆膜气囊(45)和防爆膜外膜(26)构成，防爆膜外膜(26)为盖状，由防爆膜外膜侧膜(46)和防爆膜外膜顶膜(47)构成，在防爆膜外膜侧膜(46)的下端设有防爆膜外膜唇口加强筋(39)，防爆膜外膜唇口加强筋(39)套接于安全阀座(15)的防爆防爆膜外膜台阶(31)上，防爆膜气囊(45)由防爆膜外膜顶膜(47)和防爆膜气囊半球面膜(25)构成，防爆膜气囊半球面膜(25)的外缘与防爆膜外膜侧膜(46)的上端连接，防爆膜气囊(45)内充有气体，防爆膜气囊半球面膜(25)与安全阀座(15)的上口即安全阀座防爆膜气囊封口(30)相接，在防爆膜(11)的上部设有一与安全阀座(15)卡扣相接的帽状安全阀盖(10)，安全阀盖(10)的顶端内面与防爆膜气囊(45)的防爆膜外膜顶膜(47)相接，并对防爆膜气囊(45)有适当的压力。在安全阀盖(10)的侧面设有安全阀盖气孔(29)。
在正极集流盘(6)的外侧设有电池正极保护盖(21)，在电池正极保护盖(21)的中心设有正极安全阀安装孔(36)，其孔内分别安装有安全阀(14)。
所述正极片(1)和负极片(2)其构造为以铅板为底板(43)，在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层(42)。在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层物质为RuO2、MnO2、Co3O4、NiO、V2O5、Fe3O4、SnO2等。
本发明的有益效果是该发明通过独特的端面集流结构，大大提高了电池极片的集流面积并提高了极片与集流体之间的连接强度，使电极的机械强度和抗震动性能大幅度提高，实现电池大电流充放电过程中的电流密度的均匀分布，降低了内阻，散热性能好，可以有效降低大电流充放电时的电池温度；复合电极使蓄电池同时具备超级电容高倍率充电和放电特性；安全阀的滤酸片既能阻止大颗粒酸雾的通过而容许气体通过，又能防止气体大量冲出，螺旋状气道减缓气体流速并使酸雾在螺旋面凝结，减少酸对防爆膜的腐蚀，双膜结构的防爆片既能有效控制电池内部的气体压力，保持水分，又能隔离明火窜入电池内部而引爆电池内气体，并且是双重梯度保护。上述特点使蓄电池的安全性得到明显改善，使卷绕式铅酸蓄电池的循环使用寿命得以延长，并且使电池的使用性能得到进一步提高。本发明的制作方法经济、简单，易于实现规模生产，在蓄电池制造领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为本发明局部剖视图；
图3为本发明正极片示意图；
图4为本发明正极集流盘示意图；
图5为本发明电芯截面图；
图6为本发明负极片示意图；
图7为本发明负极集流盘示意图；
图8为本发明电池正极保护盖剖视图；
图9为本发明立体图；
图10为本发明俯视图；
图11为本发明正负极气流通道示意图；
图12为本发明安全阀剖视图；
图13为本发明安全阀盖剖视图；
图14为本发明安全阀帽外观图；
图15为本发明安全阀防爆膜剖视图；
图16为本发明安全阀防爆膜外观图；
图17为本发明上滤酸片示意图；
图18为本发明下滤酸片示意图；
图19为本发明安全阀座剖视图；
图20为本发明安全阀座外观图。
图中1.正极片，2.负极片，3.隔膜，4.安全阀保护盖，5.电池外壳，6.正极集流盘，7.负极集流盘，8.正极连续极耳，9.负极连续极耳，10.安全阀盖，11.防爆膜，12.上滤酸片，13.下滤酸片，14.安全阀，15.安全阀座，16.气道，17.电池，18.正极端子，19.负极端子，21.电池正极保护盖，23.电芯卷轴，24.保护膜，25.防爆膜气囊半球面膜，26.防爆膜外膜，28.安全阀密封圈，29.安全阀盖气孔，30.安全阀座防爆膜气囊封口，31.防爆膜外膜台阶，32.正极片卡槽，33.电芯，35.负极片卡槽，36.正极安全阀安装孔，39.防爆膜外膜唇口加强筋，40.正极集流盘气孔，41.负极集流盘气孔，42.金属氧化物涂层，43.底板，45.防爆膜气囊，46.防爆膜外膜侧膜，47.防爆膜外膜顶膜，48.电极端子保护套，49.正负极气流通道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
如图1-20所示，一种对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，包括电池外壳(5)和电芯(33)，其特征是：电芯(33)由正极片(1)、负极片(2)以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜(3)通过电芯卷轴(23)卷绕成柱状体，在电芯(33)的两端端顶分别设有正极集流盘(6)和负极集流盘(7)；所述正极片(1)在靠正极集流盘(6)一侧顶端设有一与正极片(1)等长的极耳即正极连续极耳(8)；所述负极片(2)在靠负极集流盘(7)一侧顶端设有一与负极片(2)等长的极耳即负极连续极耳(9)；所述正极集流盘(6)为盘状体，盘体上设有一与正极极片螺旋相吻合的螺旋状槽体即正极片卡槽(32)，正极片(1)的正极连续极耳(8)沿正极片卡槽(32)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿正极片卡槽(32)一侧设有至少一个正极集流盘气孔(40)；所述负极集流盘(7)也为盘状体，盘体上设有一与负极极片螺旋相吻合螺旋状槽体即负极片卡槽(35)，负极片(2)的负极连续极耳(9)沿负极片卡槽(35)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿负极片卡槽(35)一侧设有至少一个负极集流盘气孔(41)；在正极集流盘(6)和负极集流盘(7)上分别设有正极端子(18)和负极端子(19)，负极端子(19)通过设于电池外壳(5)侧面的电极端子保护套(48)引到电池的正极端方向；在正负极之间设有正负极气流通道(49)，该通道至少设置一条，用于将负极产生的气体输送到正极，并通过安全阀(14)排出。
所述安全阀(14)由安全阀座(15)和防爆膜(11)及安全阀盖(10)构成，安全阀座(15)为一柱状体，其中心设有一螺旋状的气道(16)，气道(16)的下部和上部分别设有下滤酸片(13)和上滤酸片(12)，在上滤酸片(12)的上部设有一帽状防爆膜(11)，防爆膜(11)为双膜结构，由防爆膜气囊(45)和防爆膜外膜(26)构成，防爆膜外膜(26)为盖状，由防爆膜外膜侧膜(46)和防爆膜外膜顶膜(47)构成，在防爆膜外膜侧膜(46)的下端设有防爆膜外膜唇口加强筋(39)，防爆膜外膜唇口加强筋(39)套接于安全阀座(15)的防爆防爆膜外膜台阶(31)上，防爆膜气囊(45)由防爆膜外膜顶膜(47)和防爆膜气囊半球面膜(25)构成，防爆膜气囊半球面膜(25)的外缘与防爆膜外膜侧膜(46)的上端连接，防爆膜气囊(45)内充有气体，防爆膜气囊半球面膜(25)与安全阀座(15)的上口即安全阀座防爆膜气囊封口(30)相接，在防爆膜(11)的上部设有一与安全阀座(15)卡扣相接的帽状安全阀盖(10)，安全阀盖(10)的顶端内面与防爆膜气囊(45)的防爆膜外膜顶膜(47)相接，并对防爆膜气囊(45)有适当的压力。在安全阀盖(10)的侧面设有安全阀盖气孔(29)。
在正极集流盘(6)的外侧设有电池正极保护盖(21)，在电池正极保护盖(21)的中心设有正极安全阀安装孔(36)，其孔内分别安装有安全阀(14)。
所述正极片(1)和负极片(2)其构造为以铅板为底板(43)，在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层(42)。在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层物质为RuO2、MnO2、Co3O4、NiO、V2O5、Fe3O4、SnO2等。

Claims (7)

1.一种对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，包括电池外壳(5)和电芯(33)，其特征是：电芯(33)由正极片(1)、负极片(2)以及位于所述正极片和负极片之间的隔膜(3)通过电芯卷轴(23)卷绕成柱状体，在电芯(33)的两端端顶分别设有正极集流盘(6)和负极集流盘(7)；所述正极片(1)在靠正极集流盘(6)一侧顶端设有一与正极片(1)等长的极耳即正极连续极耳(8)；所述负极片(2)在靠负极集流盘(7)一侧顶端设有一与负极片(2)等长的极耳即负极连续极耳(9)；所述正极集流盘(6)为盘状体，盘体上设有一与正极极片螺旋相吻合的螺旋状槽体即正极片卡槽(32)，正极片(1)的正极连续极耳(8)沿正极片卡槽(32)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿正极片卡槽(32)一侧设有至少一个正极集流盘气孔(40)；所述负极集流盘(7)也为盘状体，盘体上设有一与负极极片螺旋相吻合螺旋状槽体即负极片卡槽(35)，负极片(2)的负极连续极耳(9)沿负极片卡槽(35)卡制于其中，并通过焊接方法固定，沿负极片卡槽(35)一侧设有至少一个负极集流盘气孔(41)；在正极集流盘(6)和负极集流盘(7)上分别设有正极端子(18)和负极端子(19)，负极端子(19)通过设于电池外壳(5)侧面的电极端子保护套(48)引到电池的正极端方向；在正负极之间设有正负极气流通道(49)。
2.根据权利要求1所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：所述安全阀(14)由安全阀座(15)和防爆膜(11)及安全阀盖(10)构成，安全阀座(15)为一柱状体，其中心设有一螺旋状的气道(16)，气道(16)的下部和上部分别设有下滤酸片(13)和上滤酸片(12)，在上滤酸片(12)的上部设有一帽状防爆膜(11)，防爆膜(11)为双膜结构，由防爆膜气囊(45)和防爆膜外膜(26)构成，防爆膜外膜(26)为盖状，由防爆膜外膜侧膜(46)和防爆膜外膜顶膜(47)构成，在防爆膜外膜侧膜(46)的下端设有防爆膜外膜唇口加强筋(39)，防爆膜外膜唇口加强筋(39)套接于安全阀座(15)的防爆防爆膜外膜台阶(31)上，防爆膜气囊(45)由防爆膜外膜顶膜(47)和防爆膜气囊半球面膜(25)构成，防爆膜气囊半球面膜(25)的外缘与防爆膜外膜侧膜(46)的上端连接，防爆膜气囊(45)内充有气体，防爆膜气囊半球面膜(25)与安全阀座(15)的上口即安全阀座防爆膜气囊封口(30)相接，在防爆膜(11)的上部设有一与安全阀座(15)卡扣相接的帽状安全阀盖(10)，安全阀盖(10)的顶端内面与防爆膜气囊(45)的防爆膜外膜顶膜(47)相接，并对防爆膜气囊(45)有适当的压力。在安全阀盖(10)的侧面设有安全阀盖气孔(29)。
3.根据权利要求1所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：在正极集流盘(6)的外侧设有电池正极保护盖(21)。
4.根据权利要求3所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：在电池正极保护盖(21)的中心分别设有正极安全阀安装孔(36)，其孔内分别安装有安全阀(14)。
5.根据权利要求1所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：所述正极片(1)和负极片(2)其构造为以铅板为底板(43)，在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层(42)。
6.根据权利要求5所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：在铅板之上设有条状分布的金属氧化物涂层物质为氧化钌。
7.根据权利要求1所述的对称复合极片同向电极囊膜安全阀卷绕式蓄电池，其特征是：在正负极之间设置的正负极气流通道(49)至少有一条。
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