CN110444725A - 一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，负极汇流排保护装置为梳形的保护筛片，保护筛片采用能够吸附电解液的多孔绝缘材料。本发明对保护筛片为多孔材料，使其能够吸附大量的电解液，同时能够紧密地接触负极的极耳和汇流排，使得负极极耳和汇流排处于电解液中得到阴极保护，从而有效减低负极汇流排腐蚀速率。且本发明中保护筛片绝缘性材料，能够阻止正极板栅与负极汇流排接触短路。

Description

一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置。

背景技术

阀控式铅酸蓄电池凭借其优良的性能价格比，被广泛地应用于后备、启动、动力、储能等领域。但是，随着蓄电池使用时间的增长，铅酸蓄电池的正极板栅和负极汇流排会发生腐蚀。正极板栅腐蚀会引起电池正极板栅伸长，容易导致正极板与负极汇流排下表面相接触，引起电池短路。负极汇流排腐蚀则会导致负极汇流排机械性能和电性能减弱，在大电流的冲击下，容易发生负极汇流排断裂，引起电池开路。因此，通常采用增加正极板栅和负极汇流排的距离或者在负极汇流排与正极板栅之间加入塑料材质筛片用于防止正极与负极汇流排短接(实用新型专利CN201120115923.3)。

对于负极汇流排腐蚀则采用在汇流排上涂敷有机/无机材料隔绝酸液或者氧气，如发明专利CN201710187875.0报道了将汇流排包覆于SiO2胶体中实现负极汇流排防腐；

发明专利CN201710880644.8采用聚氨酯防腐漆类材料涂敷于负极汇流排表面，实现负极汇流排的防腐及正负极短路抱回；实用新型专利CN205595400U提出在极板和汇流排之间采用锌合金焊接条作为填充物并用PP板保护填充物和汇流排腐蚀。然而，现有防护负极汇流排腐蚀的防腐均存在不足，如发明专利CN201710187875.0报道的SiO2胶体防腐，在长期使用过程中胶体会产生裂缝，无法完全隔绝氧气；而发明专利CN201710880644.8报道高分子防腐层存在涂覆困难，由于汇流排处的特殊结构，很难保障整个极耳和汇流排全部涂覆完整，存在的未涂覆区域将会加剧腐蚀，引起汇流排更早的失效；使用新型专利CN205595400U提出的方法，一方面采用锌合金焊接加剧了生产的工艺难度，另一方面采用PP防腐隔板很难完全密封，同样存在缺陷，将会加剧汇流排腐蚀。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种能够降低负极汇流排腐蚀速率的阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置：

所述负极汇流排保护装置为保护筛片，所述保护筛片采用能够吸附电解液的多孔绝缘材料。

作为一种可实施方式，所述保护筛片的孔隙率为80％～99％。

作为一种可实施方式，所述多孔绝缘材料为具有耐酸性、可压缩性及回弹性的多孔绝缘材料。

作为一种可实施方式，所述多孔绝缘材料为玻璃纤维、聚氨酯和耐酸聚四氟乙烯的一种或者多种。

作为一种可实施方式，所述保护筛片为梳形，保护筛片的厚度S的取值范围为(1～2)h，所述h为负极汇流排与电池极群间的距离。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

1、本发明中负极汇流排保护装置能够吸附大量的电解液，同时能够紧密地接触负极的极耳和汇流排，使得负极极耳和汇流排处于电解液中得到阴极保护，从而有效减低负极汇流排腐蚀速率。

2、本发明中负极汇流排保护装置为绝缘性材料，能够阻止正极板栅与负极汇流排接触短路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置的结构图；

图2是图1中汇流排保护装置应用于阀控式铅酸蓄电池的装配示意图；

图3是实验1中电池A高温(60℃)老化270天后负极汇流排1的金相图；

图4是对比实验1的电池B高温(60℃)老化270天后负极汇流排1的金相图；

图5是电池A与电池B高温(60℃)老化浮充电流变化曲线；

图中，1、负极汇流排；2、保护筛片；3、电池极群。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1、一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，如图1所示，负极汇流排保护装置为梳形的保护筛片2，保护筛片2上设有若干个相互平行的梳齿，保护筛片2包括梳齿开口端和梳齿封闭端。

如图2所示，在实际使用中，保护筛片2沿着图2中箭头方向插入负极汇流排1和电池极群3之间，此时保护筛片2中梳齿和蓄电池负极的极耳相对应，即，各相邻的极耳之间均插有一根梳齿，且该梳齿与两侧的极耳均紧密贴合。

负极汇流排1下表面与电池极群3间的距离为h，保护筛片2的厚度S的取值范围为(1～2)h，使保护筛片2的上表面与负极汇流排1的下表面紧密贴合。

保护筛片2采用能够吸附电解液的多孔绝缘材料筛片(孔隙率在80％～99％)，能够吸附大量的硫酸溶液，同时能够紧密地接触负极的极耳和汇流排，使得负极的极耳和汇流排处于酸液中得到阴极保护，从而避免发生汇流排1腐蚀。另一方面保护筛片2为绝缘性材料，能够阻止正极板栅(电池集群2)与负极汇流排1接触短路。

多孔绝缘材料具备耐酸能力、可压缩能力及回弹性，为玻璃纤维、聚氨酯、耐酸聚四氟乙烯等材料的一种或者多种，能够吸附电解液不被电解液腐蚀，且由于其具备的可压缩能力及回弹性，能够使保护筛片2与负极汇流排1和负极极耳紧密贴合，实现完全密封的效果。

实验1、保护筛片2的材料为玻璃纤维，本实施例中采用纤维直径1-2μm的超细玻璃纤维：

选取2V500Ah的蓄电池进行试验，该蓄电池负极汇流排1与电池极群3的距离h为10mm；

将超细玻璃纤维(纤维直径1-2μm)置于模具中压制成厚度为12mm的玻璃纤维筛片，即，保护筛片2；

给所得玻璃纤维筛片于一定压力下进行压缩，直至玻璃纤维筛片的厚度小于10mm，将所得压缩后的保护筛片2插入至负极汇流排1下方，此时玻璃纤维筛片位于玻璃纤维筛片和电池极群3之间，由于玻璃纤维筛片厚度本身为12mm，故其在实际使用时玻璃纤维筛片由于其弹性的原因与负极汇流排1紧密贴合，实现对负极汇流排1的密封。

注：压缩玻璃纤维筛片是为了令其能够插入负极汇流排1电池极群3之间，故无需限制其所用的压力，只要能将玻璃纤维筛片压缩至其厚度小于10mm即可。

本实验玻璃纤维筛片的孔隙率为96％，饱和吸酸量为200g；

按常规方式进行灌酸活化获得电池A，其中灌酸量在常规灌酸量的基础上额外增加200g。

由上可知，本发明所提出的保护筛片2可直接通过模具进行压制再进行压缩获得，使用时直接将保护筛片2插入至负极汇流排1下方即可，与现有在汇流排上涂覆高分子防腐层的技术方案相比，本发明保护筛片2制造及使用方法简单，能够有效避免因涂覆不到位导致加剧腐蚀的情况。

本发明保护筛片2对材料的选择能够使保护筛片2吸附大量电解液，使与保护筛片2紧密贴合的负极极耳和负极汇流排1均通过阴极保护降低腐蚀速率，且本发明保护筛片2具有可压缩性和回弹性，当保护筛片2插入至负极汇流排1下方时，能够充分与负极汇流排1贴合，从而达到完全密封的效果，解决现有技术中PP防腐隔板无法完全密封的问题。

对比实验1、取消实验1中保护筛片2的使用，具体试验方法如下：

选取2V500Ah的蓄电池进行试验，该蓄电池负极汇流排1与电池极群3的距离h为10mm，电池极群3和负极汇流排1之间未添加多孔筛片；按常规方式进行灌酸活化获得电池B，其中灌入酸量为X g。

分别按照实验1和对比实验1的方法制备获得两组电池，每组电池含一个电池A和一个电池B；将两组电池充满电后，放入60℃烘箱，以2.25V浮充电压进行高温老化试验；其中一组高温老化270天后，解剖电池，分别测试电池A和电池B的负极汇流排1腐蚀情况；另外一组高温老化至电池发生短路或者短路情况时测试停止。

图3为电池A在高温60℃下老化270天后的金相图，由图3可知，添加本发明的保护筛片2后的电池A的负极汇流排1腐蚀层厚度为246μm；图4为电池B在高温60℃下老化270天后的金相图，由图4可知，为添加本发明的保护筛片2后的电池B，即，普通电池的负极汇流排1腐蚀层厚度为773μm；图3和图4结合可知，保护筛片2能够大大降低负极汇流排1的腐蚀速率，造成上述情况的原因为：添加了保护筛片2后，使得负极汇流排1与酸液紧密接触，氧气优先于酸液中的氢离子发生反应，使得负极汇流排1处于阴极保护，从而降低了负极汇流排1的腐蚀速率。

图5为电池A和电池B的浮充电流曲线，从图中可以，初始时候，两者电池的浮充电流相近，大于在1Ah左右波动，当达到420天左右是，普通电池B浮充电流突然急剧升高，电池发生短路；而添加了保护筛片2的电池A继续在60℃下浮充140天仍则未出现电池短路，这表明添加保护筛片2能够有效阻挡由于正极伸长一定的正极板栅(电池集群2)和负极汇流排1的短路。

实验2、将实验1中所采用的玻璃纤维更改为聚氨酯，其它均等同于实验1，获得保护筛片2，该保护筛片2的孔隙率为80％，饱和吸酸量为170g，在高温60℃下老化270天后负极汇流排1腐蚀层厚度为413μm。

实验3、将实验1中所采用的玻璃纤维更改为由玻璃纤维、聚氨酯和聚四氟乙烯组成的混合物，其中玻璃纤维、聚氨酯和聚四氟乙烯按照质量比8：1.5：0.5的比例混合，其它均等同于实验1，获得保护筛片2，该保护筛片2的孔隙率为90％，饱和吸酸量为180g，在高温60℃下老化270天后负极汇流排1腐蚀层厚度为325μm。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，其特征在于，所述负极汇流排保护装置为保护筛片，所述保护筛片采用能够吸附电解液的多孔绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，其特征在于，所述保护筛片的孔隙率为80％～99％。

3.根据权利要求1所述的一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，其特征在于，所述多孔绝缘材料为具有耐酸性、可压缩性及回弹性的多孔绝缘材料。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，其特征在于，所述多孔绝缘材料为玻璃纤维、聚氨酯和耐酸聚四氟乙烯的一种或者多种。

5.根据权利要求4所述的一种阀控式铅酸蓄电池的负极汇流排保护装置，其特征在于，所述保护筛片为梳形，保护筛片的厚度S的取值范围为(1～2)h，所述h为负极汇流排与电池极群间的距离。