CN111211258A - 一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蓄电池技术领域，公开了一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，包括外壳、顶盖，外壳内设有若干个微孔陶瓷基体，微孔陶瓷基体呈阵列排布，正极腔与负极腔错位分布，每个正极腔内均设有正极棒，每个负极腔内均设有负极棒，负极腔、正极腔内均填充有若干微孔导电陶瓷球组件，微孔导电陶瓷球组件包括微孔陶瓷球、活性物质，微孔陶瓷球的微孔内壁、外表面均设有石墨烯颗粒层，其中位于负极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为铅，位于正极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为二氧化铅，微孔陶瓷基体的孔隙中填充有电解液。发明具有性能稳定、使用寿命长、充放电效率高的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池。
背景技术
铅酸蓄电池通常包括外壳、正极板、负极板、正极连接片、负极连接片、隔板及电解液，正极板通常为二氧化铅，负极板为铅，电解液通常为硫酸，隔板设置在正极板与负极板之间，隔板能防止正极板、负极板接触短路，隔板具有多孔性，用于储放电解液。目前的铅酸蓄电池的正极板、负极板一般通常都包括极板骨架（也叫栅架）、活性物质，正极板、负极板的基板骨架通常为铅锑钙合金栅架，正极板上的活性物质为二氧化铅，负极板上的活性物质为海绵状纯铅。随着铅酸蓄电池的充放电使用，铅锑钙合金栅架会逐渐本电解液腐蚀，进而导致活性物质脱落，进而降低铅酸蓄电池的使用寿命。
发明内容
本发明为了解决现有技术中传统的铅酸蓄电池存在的上述问题，提供了一种性能稳定、使用寿命长、充放电效率高的极腔式石墨烯铅酸蓄电池。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，包括外壳、顶盖，所述外壳内设有若干个微孔陶瓷基体，微孔陶瓷基体呈阵列排布，其中一部分微孔陶瓷基体的中心设有竖直的正极腔，另一部分微孔陶瓷基体的中心设有竖直的负极腔，所述正极腔与负极腔错位分布，每个正极腔内均设有正极棒，每根正极棒的上端均与正极导电片连接，正极导电片上设有穿过顶盖的正极接线柱，每个负极腔内均设有负极棒，每根负极棒的上端均与负极导电片连接，负极导电片上设有穿过顶盖的负极接线柱；所述负极腔、正极腔内均填充有若干微孔导电陶瓷球组件，所述微孔导电陶瓷球组件包括微孔陶瓷球、活性物质，所述微孔陶瓷球的微孔内壁、外表面均设有石墨烯颗粒层，所述的活性物质附着在微孔中的石墨烯颗粒层的表面，其中位于负极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为铅，位于正极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为二氧化铅，所述微孔陶瓷基体的孔隙中填充有电解液。负极腔、正极腔内的微孔导电陶瓷球组件的表面积非常大，微孔导电陶瓷球组件之间也存在间隙，因此活性物质与电解液的接触面积非常大，充放电过程中活性物质与电解液的反应效率非常高，充放电效率高；而且电解液储放在微孔陶瓷基体内的稳定性好、使用寿命长。
作为优选，所述外壳的底部设有底板，所述底板上设有与正极腔、负极腔一一对应的密封凸台，所述外壳内位于微孔陶瓷基体的上端设有密封端盖，密封端盖上设有与正极棒、负极棒一一对应连接的导电柱，所述正极棒的上端通过导电柱与正极导电片电连接，所述负极棒的上端通过导电柱与负极导电片电连接。
作为优选，所述正极棒、负极棒的横截面均呈米字型。正极棒、负极棒的表面积大，与微孔导电陶瓷球组件的接触点多。
作为优选，所述正极棒、负极棒由铅锑合金制成，所述正极棒的表面设有二氧化铅涂层，所述负极棒的表面设有铅涂层。
作为优选，所述的外壳呈长方体结构，外壳的横截面呈正方形，外壳内的微孔陶瓷基体有九个，负极腔设置在位于对角线上的五个微孔陶瓷基体内，正极腔设置在其余四个微孔陶瓷基体内。
作为优选，所述微孔陶瓷基体的孔隙率为50%-65%，微孔陶瓷基体中的微孔孔径为180μm-240μm。
作为优选，微孔导电陶瓷球组件的制备工艺如下：
a、制备孔隙率为45%-50%、微孔孔径为150μm-200μm的微孔陶瓷球；
b、将石墨烯粉末、亲水表面活性剂加入水中搅拌形成石墨烯悬浮液，将微孔陶瓷球放入石墨烯悬浮液中并通过超声波震荡，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧；
c、煅烧后的微孔陶瓷球在水中通过离心机进行离心冲洗，离心过程中进行超声波震荡；
d、重复步骤b、步骤c两次，使得微孔陶瓷球的微孔孔壁、外表面形成致密的石墨烯颗粒层；
e、将活性物质粉末放入酒精中搅拌形成活性物质悬浮液，将步骤d中制得的微孔陶瓷球浸入活性物质悬浮液中，外部用超声波对活性物质悬浮液进行震荡8-10min，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内在氩气保护下进行煅烧；
f、重复步骤e两次后，将微孔陶瓷球装进行离心处理，离心过程在水中进行，外部用超声波震荡，通过离心机的离心力以及超声波的震荡去除残留在微孔中的未固定的活性物质；
e、取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧，煅烧后取出至冷却后制得微孔导电陶瓷球组件。
作为优选，步骤b中石墨烯粉末的粒度为50μm-80μm，以石墨烯悬浮液总质量计，石墨烯粉末的质量百分含量为6%-10%，亲水性表面活性剂的质量百分含量为3%-5.5%，余量为水；亲水性表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为51000-64000。
作为优选，步骤e中活性物质粉末的粒度为35μm-55μm。
作为优选，所述外壳的外侧面、外底面均设有散热翅片。
因此，本发明具有性能稳定、使用寿命长、充放电效率高的有益效果。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为图1中去掉顶盖后的俯视图。
图3 为图1中A-A的俯视图。
图4为图1中B处局部放大示意图。
图5为本发明中金属槽的使用示意图。
图中：
外壳1、散热翅片100、顶盖2、微孔陶瓷基体3、正极腔4、负极腔5、正极棒6、正极导电片7、正极接线柱8、负极棒9、负极导电片10、负极接线柱11、微孔导电陶瓷球组件12、底板13、密封凸台130、密封端盖14、导电柱15、金属槽16、超声波换能器17。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
如图1、图2和图3所示的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，包括外壳1、顶盖2，外壳1内设有若干个微孔陶瓷基体3，微孔陶瓷基体的孔隙率为50%-65%，微孔陶瓷基体中的微孔孔径为180μm-240μm，外壳1呈长方体结构，外壳的横截面呈正方形，外壳的外侧面、外底面均设有散热翅片100，外壳内的微孔陶瓷基体3有九个，微孔陶瓷基体呈3X3阵列排布，其中位于对角线上的五个微孔陶瓷基体的中心设有竖直的正极腔4，其余的四个微孔陶瓷基体的中心设有竖直的负极腔5，每个正极腔4内均设有正极棒6，每根正极棒6的上端均与正极导电片7连接，正极导电片7上设有穿过顶盖的正极接线柱8，每个负极腔5内均设有负极棒9，每根负极棒9的上端均与负极导电片10连接，负极导电片10上设有穿过顶盖的负极接线柱11；负极腔5、正极腔4内均填充有若干微孔导电陶瓷球组件12，微孔导电陶瓷球组件12包括微孔陶瓷球、活性物质，微孔陶瓷球的微孔内壁、外表面均设有石墨烯颗粒层，活性物质附着在微孔中的石墨烯颗粒层的表面，其中位于负极腔5内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为铅，位于正极腔4内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为二氧化铅，微孔陶瓷基体3的孔隙中填充有电解液。
如图1和图4所示，外壳1的底部设有底板13，底板13上设有与正极腔、负极腔一一对应的密封凸台130，外壳1内位于微孔陶瓷基体的上端设有密封端盖14，密封端盖上设有与正极棒、负极棒一一对应连接的导电柱15，正极棒6的上端通过导电柱与正极导电片7电连接，负极棒9的上端通过导电柱与负极导电片10电连接；正极棒、负极棒的横截面均呈米字型，正极棒、负极棒由铅锑合金制成，正极棒的表面设有二氧化铅涂层，负极棒的表面设有铅涂层。
微孔导电陶瓷球组件的制备工艺如下：a、制备孔隙率为45%-50%、微孔孔径为150μm-200μm的微孔陶瓷球；b、将石墨烯粉末、亲水表面活性剂加入水中搅拌形成石墨烯悬浮液，将微孔陶瓷球放入石墨烯悬浮液中并通过超声波震荡，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧；c、煅烧后的微孔陶瓷球在水中通过离心机进行离心冲洗，离心过程中进行超声波震荡；d、重复步骤b、步骤c两次，使得微孔陶瓷球的微孔孔壁、外表面形成致密的石墨烯颗粒层；e、将活性物质粉末放入酒精中搅拌形成活性物质悬浮液，将步骤d中制得的微孔陶瓷球浸入活性物质悬浮液中，外部用超声波对活性物质悬浮液进行震荡8-10min，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内在氩气保护下进行煅烧；f、重复步骤e两次后，将微孔陶瓷球装进行离心处理，离心过程在水中进行，外部用超声波震荡，通过离心机的离心力以及超声波的震荡去除残留在微孔中的未固定的活性物质；e、取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧，煅烧后取出至冷却后制得微孔导电陶瓷球组件。步骤b中石墨烯粉末的粒度为50μm-80μm，以石墨烯悬浮液总质量计，石墨烯粉末的质量百分含量为6%-10%，亲水性表面活性剂的质量百分含量为3%-5.5%，余量为水；亲水性表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为51000-64000，步骤e中活性物质粉末的粒度为35μm-55μm。正极腔内的微孔导电陶瓷球组件内的活性物质为二氧化铅，负极腔内的微孔导电陶瓷球组件内的活性物质为铅。
负极腔、正极腔内的微孔导电陶瓷球组件的表面积非常大，微孔导电陶瓷球组件之间也存在间隙，因此活性物质与电解液的接触面积非常大，充放电过程中活性物质与电解液的反应效率非常高，充放电效率高；而且电解液储放在微孔陶瓷基体内的稳定性好、使用寿命长。
如图5所示，在蓄电池使用一段时间，充放电效率降低后，将蓄电池整体放入金属槽16内，金属槽内装有水，金属槽的底部装有超声波换能器17，通过超声波换能器产生的超声波的震荡作用，对整个部件包括微孔陶瓷基体3、正极接线柱8、负极接线柱11、底板13、密封端盖14进行清洗和清除氧化层，并使微孔导电陶瓷球组件中的活性物质重新排列，以恢复蓄电池的充放电效率。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，包括外壳、顶盖，其特征是，所述外壳内设有若干个微孔陶瓷基体，微孔陶瓷基体呈阵列排布，其中一部分微孔陶瓷基体的中心设有竖直的正极腔，另一部分微孔陶瓷基体的中心设有竖直的负极腔，所述正极腔与负极腔错位分布，每个正极腔内均设有正极棒，每根正极棒的上端均与正极导电片连接，正极导电片上设有穿过顶盖的正极接线柱，每个负极腔内均设有负极棒，每根负极棒的上端均与负极导电片连接，负极导电片上设有穿过顶盖的负极接线柱；所述负极腔、正极腔内均填充有若干微孔导电陶瓷球组件，所述微孔导电陶瓷球组件包括微孔陶瓷球、活性物质，所述微孔陶瓷球的微孔内壁、外表面均设有石墨烯颗粒层，所述的活性物质附着在微孔中的石墨烯颗粒层的表面，其中位于负极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为铅，位于正极腔内的微孔导电陶瓷球组件中的活性物质为二氧化铅，所述微孔陶瓷基体的孔隙中填充有电解液。
2.根据权利要求1所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，所述外壳的底部设有底板，所述底板上设有与正极腔、负极腔一一对应的密封凸台，所述外壳内位于微孔陶瓷基体的上端设有密封端盖，密封端盖上设有与正极棒、负极棒一一对应连接的导电柱，所述正极棒的上端通过导电柱与正极导电片电连接，所述负极棒的上端通过导电柱与负极导电片电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，所述正极棒、负极棒的横截面均呈米字型。
4.根据权利要求3所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，所述正极棒、负极棒由铅锑合金制成，所述正极棒的表面设有二氧化铅涂层，所述负极棒的表面设有铅涂层。
5.根据权利要求1所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，所述外壳的外侧面、外底面均设有散热翅片；所述的外壳呈长方体结构，外壳的横截面呈正方形，外壳内的微孔陶瓷基体有九个，负极腔设置在位于对角线上的五个微孔陶瓷基体内，正极腔设置在其余四个微孔陶瓷基体内。
6.根据权利要求1所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，所述微孔陶瓷基体的孔隙率为50％-65％，微孔陶瓷基体中的微孔孔径为180μm-240μm。
7.根据权利要求1所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，微孔导电陶瓷球组件的制备工艺如下：
a、制备孔隙率为45％-50％、微孔孔径为150μm-200μm的微孔陶瓷球；
b、将石墨烯粉末、亲水表面活性剂加入水中搅拌形成石墨烯悬浮液，将微孔陶瓷球放入石墨烯悬浮液中并通过超声波震荡，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧；
c、煅烧后的微孔陶瓷球在水中通过离心机进行离心冲洗，离心过程中进行超声波震荡；
d、重复步骤b、步骤c两次，使得微孔陶瓷球的微孔孔壁、外表面形成致密的石墨烯颗粒层；
e、将活性物质粉末放入酒精中搅拌形成活性物质悬浮液，将步骤d中制得的微孔陶瓷球浸入活性物质悬浮液中，外部用超声波对活性物质悬浮液进行震荡8-10min，取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内在氩气保护下进行煅烧；
f、重复步骤e两次后，将微孔陶瓷球装进行离心处理，离心过程在水中进行，外部用超声波震荡，通过离心机的离心力以及超声波的震荡去除残留在微孔中的未固定的活性物质；
e、取出微孔陶瓷球放入煅烧炉内氩气保护下进行煅烧，煅烧后取出至冷却后制得微孔导电陶瓷球组件。
8.根据权利要求7所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，步骤b中石墨烯粉末的粒度为50μm-80μm，以石墨烯悬浮液总质量计，石墨烯粉末的质量百分含量为6％-10％，亲水性表面活性剂的质量百分含量为3％-5.5％，余量为水；亲水性表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮的分子量为51000-64000。
9.根据权利要求7所述的一种极腔式石墨烯铅酸蓄电池，其特征是，步骤e中活性物质粉末的粒度为35μm-55μm。
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| CN113972406A (zh) * | 2021-09-14 | 2022-01-25 | 江苏同科蓄电池股份有限公司 | 石墨烯铅蓄电池及其制造方法 |
| CN113972406B (zh) * | 2021-09-14 | 2024-04-26 | 江苏同科蓄电池股份有限公司 | 石墨烯铅蓄电池及其制造方法 |
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Legal Events
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