CN109148970A - 一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池，所述富液式铅蓄电池的每个单格内设有一个液体自循环装置，所述液体自循环装置包括设于极群上方的集液槽，集液槽的槽口高于电解液的液面，所述集液槽的底面为倾斜设置，最高处设置有进液口，最低处设置有出液口，所述进液口高于所述液面，集液槽的下方设置有若干作为支撑脚与所述出液口连通的导流管，所述导流管伸入所述间隙内。铅蓄电池向四面倾斜后，电解液液面均可浸没集液槽至少一侧，蓄电池恢复水平时集液槽收集到电解液；而当铅蓄电池水平晃动时，电解液晃动形成波浪，从进液口进入到集液槽中，并在自身重力作用下经导流管向铅蓄电池的底部流动，形成内循环，使电解液得到混匀。

Description

一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池

技术领域

本发明涉及富液式铅蓄电池技术领域，特别是涉及一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池。

背景技术

铅蓄电池属于可逆直流电源，可将化学能转变为电能，同时也可将电能转变为化学能。铅蓄电池主要由电解液、电池槽以及极群组成，铅蓄电池的电解液为硫酸溶液，其中极群主要由正极板、负极板和隔板组成，隔板主要起到储存电解液，作为氧气复合的气体通道，起到防止活性物质脱落以及正、负极之间短路的作用。

目前，应用于汽车上的铅酸蓄电池为富液免维护蓄电池，富液式电池即电池槽内除去极板、隔板及其他固体组装部件的剩余空间完全充满硫酸电解液，电解液处于富余过量状态。

目前车用富液铅酸蓄电池使用过程中，液体不能够形成循环状态，由于纯硫酸比重在1.84g/cm³左右，远高于水的比重，所以使用过程中，酸液很容易分层，导致电池内部电解液上部液体密度低、下部密度高的状态。

且蓄电池在使用过程中，蓄电池充放电化学反应主要集中在极板的中上部，尤其是大电流放电时，电化学反应主要集中于极板的上部，从而造成蓄电池内部中上部温度偏高，下部温度温度偏低的状态。

由于蓄电池内部平常处于上下部温度、密度偏差的状态，长期使用会造成蓄电池内极板下部快速硫化失效，板栅快速腐蚀，上部极板高温腐蚀活性物质脱落的状态。

放电时，正极PbO₂转化为PbSO₄，活性物质体积膨胀，虽然转化为体积更大的PbSO₄，由于负极活性物质比较软，更容易压缩，负极并没有膨胀的倾向。正极板PbO₂相对难压缩，反复充放电后，正极板反复连续膨胀引起活性物质之间结合力变弱，直至断裂脱落，形成孤岛粒子。

目前解决此问题现有方案为在蓄电池外增加循环装置，但此方案增加了蓄电池体积和负载，在苛刻的使用环境下无法实现，循环用的动力装置也会容易出现问题。如果采用内部循环装置，由于蓄电池内部体积受限无法采用在内部增加负载的设计。

授权公告号为CN204179143U的中国实用新型专利公开了一种铅酸蓄电池电解液均匀混合导流装置，它包括置于每个蓄电池单格内腔中的内侧导流板和外侧导流板；所述内侧导流板为底面倾斜的L型槽结构，其竖直侧壁固定在蓄电池槽的内侧壁上；所述外侧导流板为倾倒放置的Z型槽结构，由上端竖直侧壁、倾斜底面和下端竖直侧壁组成，其中上端竖直侧壁与内侧导流板形成导流装置电解液容纳腔，倾斜底面与内侧导流板底面配合形成倾斜导流通道，下端竖直侧壁与蓄电池槽内侧壁形成竖直导流通道，在下端竖直侧壁末端设有一组导流孔。上述现有技术中，导流装置位于单格内腔的一侧，不容易固定，并且只有在蓄电池在特定的方向上发生倾斜-水平-再倾斜的过程中才有将电解液均匀混合的作用，其他倾斜方向或汽车行驶中最容易发生的颠簸状态下，电解液并不容易进入到装置中去，影响混合均匀的效果。另外，电解液中往往混有从极板上掉落的铅物质，会随着该装置一起积累到导流通道的底部附近，容易造成极板底部发生微短路，影响电池的性能。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池。

一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池，所述富液式铅蓄电池包括被分隔板分隔成若干单格的电池槽，每个单格内设有一个极群并灌注有电解液，所述极群垂直极板排列方向的两侧与电池槽壁或分隔板之间具有间隙，每个单格内设有一个液体自循环装置，所述液体自循环装置包括设于极群上方的集液槽，集液槽的槽口高于电解液的液面，所述集液槽的底面为倾斜设置，最高处设置有进液口，最低处设置有出液口，所述进液口高于所述液面，集液槽的下方设置有若干作为支撑脚与所述出液口连通的导流管，所述导流管伸入所述间隙内。

所述进液口设于集液槽的中间，所述集液槽从中间进液口向外设有环形的阻拦板。进液口在中间，便于任意方向有倾斜时或铅蓄电池晃动产生的液体波浪能够被处于集液槽中间的进液口收集。阻拦板便于电解液从进液口进到集液槽后，流向出液口的过程中，混在电解液中的高比重铅物质在阻拦板的阻拦下沉淀下来，避免从极板上脱落的铅物质经导流管积累在铅蓄电池底部，造成微短路，影响铅蓄电池的正常使用。

所述阻拦板包括间隔设置的2～6层。多层阻拦板设置，便于含沉淀物电解液流经时多次沉降，更多的收集沉淀物。

所述进液口高出集液槽最低处5～15mm，进液口的面积占集液槽竖向投影面积的1/5～1/4。进液口高于集液槽最低处5～15mm，便于电解液晃动时形成的波浪在液面与集液槽底部的夹击下，波浪幅度放大，电解液波浪越过进液口，更多的收集液体。进液口的面积占集液槽竖向投影面积的1/5～1/4。小面积进液口，波浪在狭窄空间内能够形成更高的浪花，便于浪花越过进液口进行收集。

所述进液口的中间设有倒锥形的阻液盒，所述阻液盒的侧壁底部低于进液口的底部，顶部高于进液口的顶部；所述进液口的侧壁设有固定阻液盒的连接筋。阻液盒使晃动的电解液波浪冲击阻液盒外壁，形成翻滚浪花，翻滚浪花越过进液口进行收集，阻液盒靠连接筋悬空设计。

所述阻液盒与进液口的间距为5～10mm，阻液盒的顶部高出进液口 5～15mm，底部低于集液槽最低处1～10mm。这样设计，也是为了便于电解液晃动时形成的波浪在阻液盒的阻挡下，波浪幅度放大，电解液波浪越过进液口，更多的收集液体。

所述集液槽为与单格尺寸相匹配的方形，所述导流管为设于集液槽四角的四个。导流管设于集液槽四角，与蓄电池单格内边角同位置匹配，便于导流管插入蓄电池底部，便于固定装置。

所述导流管的底部出口为朝向单格中间的斜口。朝向单格中间的斜口，便于液体均匀流出，流入槽底部空间。

所述导流管包括插入所述间隙中的直管部分及位于间隙上方的倒圆锥形部分。倒圆锥形部分可以防止气泡混于电解液中带入蓄电池底部。

设置端极柱的单格内对应的液体自循环装置，在集液槽上设有供端极柱穿过的避让孔，集液槽的内底面具有环绕避让孔的凸环。

本发明富液式铅蓄电池在每个单格内设有一个液体自循环装置，包括集液槽，集液槽设于极群上方，通过伸入极群与电池槽壁或分隔板之间的间隙中的导流管进行支撑，支撑稳定；铅蓄电池向四面倾斜后，电解液液面均可浸没集液槽至少一侧，蓄电池恢复水平时集液槽收集到电解液；而当铅蓄电池水平晃动时，电解液晃动形成波浪，从进液口进入到集液槽中，进入集液槽中的电解液在自身重力作用下，最后从出液口经导流管向铅蓄电池的底部流动，形成内循环，使电解液得到混匀。

附图说明

图1为未设避让孔的液体自循环装置的结构示意图。

图2为未设避让孔的液体自循环装置的剖视结构示意图。

图3为设有避让孔的液体自循环装置的结构示意图。

图4为本发明富液式铅蓄电池的局部剖视结构示意图。

具体实施方式

如图1～4所示，一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池，富液式铅蓄电池包括被分隔板2分隔成若干单格3的电池槽1，每个单格3内设有一个极群 4并灌注有电解液。本实施例中共分隔成按1×6排列的6个单格3，其中，位于两侧的单格3中的极群4上分别设有正、负端极柱5，相邻两个极群4之间使用穿壁焊方式进行串联。极群4垂直极板排列方向的两侧与电池槽壁或分隔板2 之间具有间隙，每个单格3内设有一个液体自循环装置。

如图1～3所示，液体自循环装置包括设于极群4上方的集液槽6，集液槽6 的槽口(即集液槽6的侧壁顶面所围成部分)高于电解液的液面，集液槽6的底面为倾斜设置，最高处设置有进液口61，最低处设置有出液口62，进液口61 高于电解液的液面，集液槽6的下方设置有若干作为支撑脚与出液口62连通的导流管7，导流管7伸入间隙(极群4与电池槽壁或分隔板2之间的间隙)内。

集液槽6为与单格3尺寸相匹配的方形(即集液槽6为长方形)，导流管7 为设于集液槽6四角的四个。导流管7设于集液槽6四角，与蓄电池单格3内边角同位置匹配，便于导流管7插入蓄电池底部，便于固定装置。

进液口61设于集液槽6的中间，进液口61的形状可以是各种形式，但较为优选的方式为与集液槽6长宽比接近的长方形结构，集液槽6从中间进液口 61向外设有环形的阻拦板63。进液口61在中间，便于任意方向有倾斜时或铅蓄电池晃动产生的液体波浪能够被处于集液槽6中间的进液口61收集。阻拦板 63便于电解液从进液口61进到集液槽6后，流向出液口62的过程中，混在电解液中的高比重铅物质在阻拦板63的阻拦下沉淀下来，避免从极板上脱落的铅物质经导流管7积累在铅蓄电池底部，造成微短路，影响铅蓄电池的正常使用。

阻拦板63包括间隔设置的2～6层。多层阻拦板63设置，便于含沉淀物电解液流经时多次沉降，更多的收集沉淀物。

进液口61高出集液槽6最低处5～15mm，进液口61的面积占集液槽6竖向投影面积的1/5～1/4。进液口61高于集液槽6最低处5～15mm，便于电解液晃动时形成的波浪在液面与集液槽6底部的夹击下，波浪幅度放大，电解液波浪越过进液口61，更多的收集液体。进液口61的面积占集液槽6竖向投影面积的 1/5～1/4。小面积进液口61，波浪在狭窄空间内能够形成更高的浪花，便于浪花越过进液口61进行收集。

进液口61的中间设有倒锥形的阻液盒8，阻液盒8的侧壁底部低于进液口61的底部，顶部高于进液口61的顶部；进液口61的侧壁设有固定阻液盒8的连接筋81。阻液盒8使晃动的电解液波浪冲击阻液盒8外壁，形成翻滚浪花，翻滚浪花越过进液口61进行收集，阻液盒8靠连接筋81悬空设计。阻液盒8 上下均开口设计，便于排气。

阻液盒8与进液口61的间距为5～10mm，阻液盒8的顶部高出进液口61 5～15mm，底部低于集液槽6最低处1～10mm。这样设计，也是为了便于电解液晃动时形成的波浪在阻液盒8的阻挡下，波浪幅度放大，电解液波浪越过进液口，更多的收集液体。

导流管7包括插入间隙中的直管部分71及位于间隙上方的倒圆锥形部分 72。倒圆锥形部分72可以防止气泡混于电解液中带入蓄电池底部。导流管7的底部出口73为朝向单格3中间的斜口。朝向单格3中间的斜口，便于液体均匀流出，流入槽底部空间。

如图3所示，位于两侧的单格3中的极群4需要设置端极柱5，所以，对应的需要在集液槽6上开设供端极柱5穿过的避让孔9，集液槽6的内底面具有环绕避让孔9的凸环91。凸环91由集液槽6底面向上延伸形成，用于阻挡进入集液槽6中的电解液从该避让孔9中流出集液槽6。

本发明富液式铅蓄电池在每个单格3内设有一个液体自循环装置，包括集液槽6，集液槽6设于极群4上方，通过伸入极群4与电池槽壁或分隔板2之间的间隙中的导流管7进行支撑，支撑稳定；铅蓄电池向四面倾斜后，电解液液面均可浸没集液槽6至少一侧，蓄电池恢复水平时集液槽6收集到电解液；而当铅蓄电池水平晃动时，电解液晃动形成波浪，从进液口61进入到集液槽6中，进入集液槽6中的电解液在自身重力作用下，最后从出液口62经导流管7向铅蓄电池的底部流动，形成内循环，使电解液得到混匀。

Claims (10)

1.一种具有液体自循环装置的富液式铅蓄电池，所述富液式铅蓄电池包括被分隔板分隔成若干单格的电池槽，每个单格内设有一个极群并灌注有电解液，所述极群垂直极板排列方向的两侧与电池槽壁或分隔板之间具有间隙，其特征在于，每个单格内设有一个液体自循环装置，所述液体自循环装置包括设于极群上方的集液槽，集液槽的槽口高于电解液的液面，所述集液槽的底面为倾斜设置，最高处设置有进液口，最低处设置有出液口，所述进液口高于所述液面，集液槽的下方设置有若干作为支撑脚与所述出液口连通的导流管，所述导流管伸入所述间隙内。

2.如权利要求1所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述进液口设于集液槽的中间，所述集液槽从中间进液口向外设有环形的阻拦板。

3.如权利要求2所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述阻拦板包括间隔设置的2～6层。

4.如权利要求2所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述进液口高出集液槽最低处5～15mm，进液口的面积占集液槽竖向投影面积的1/5～1/4。

5.如权利要求1所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述进液口的中间设有倒锥形的阻液盒，所述阻液盒的侧壁底部低于进液口的底部，顶部高于进液口的顶部；所述进液口的侧壁设有固定阻液盒的连接筋。

6.如权利要求5所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述阻液盒与进液口的间距为5～10mm，阻液盒的顶部高出进液口5～15mm，底部低于集液槽最低处1～10mm。

7.如权利要求1所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述集液槽为与单格尺寸相匹配的方形，所述导流管为设于集液槽四角的四个。

8.如权利要求7所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述导流管的底部出口为朝向单格中间的斜口。

9.如权利要求1所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，所述导流管包括插入所述间隙中的直管部分及位于间隙上方的倒圆锥形部分。

10.如权利要求1所述的富液式铅蓄电池，其特征在于，设置端极柱的单格内对应的液体自循环装置，在集液槽上设有供端极柱穿过的避让孔，集液槽的内底面具有环绕避让孔的凸环。