CN111370777B - 一种双极性铅蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双极性铅蓄电池，其双极板包括正极框、负极框以及夹持在正极框和负极框之间的铅基板，各正极框中间的框孔内填充有正极活性物质，各负极框中间的框孔内填充有负极活性物质；同一块双极板中的正、负极框相对的一面上均设有一圈胶槽，胶槽的外圈还设有相互配合的第一凸圈和第一凹槽，所述铅基板的边沿位于所述胶槽与第一凸圈之间。本发明双极性铅蓄电池的双极板由正极框和负极框夹持一块铅基板，极框内用于填充活性物质，并且极框与铅基板之间通过在胶槽内灌注密封胶密封，正极框和负极框之间则通过相互配合的第一凸圈和第一凹槽进行密封，制备简单，且密封效果好。

Description

一种双极性铅蓄电池

技术领域

本发明涉及铅蓄电池技术领域，特别是涉及一种双极性铅蓄电池。

背景技术

传统铅蓄电池结构主要由电解液、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。一般一个铅蓄电池中电池槽分为多个单格，每个单格内放置一个极群，相邻极群间使用铅过桥进行串联。但是传统铅蓄电池受限于结构，其比能量比功率较低。

双极性电池具有比传统铅蓄电池更高的比能量比功率，但双极性电池同时也存在明显的结构缺点，即密封和基底材料的腐蚀以及活性物质的脱落。

授权公告号为CN208444893U的实用新型公开了一种双极性极板板栅、双极性极板和蓄电池极群，所述双极性极板板栅包括绝缘基板，所述绝缘基板两侧设有容置槽，其中一侧容置槽内设置有导电铅板，所述导电铅板上具有贯穿绝缘基板的凸起，所述绝缘基板上具有供凸起穿过的通孔，设有导电铅板一侧的容置槽的底面具有环绕单个通孔设置的胶槽。蓄电池极群，包括双极性极板以及设于两块双极性极板之间的隔板，所述绝缘基板的一侧设有第二凹槽，另一侧设有凸条，相邻两块双极性极板中其中一块上的第二凹槽与另一块上的凸条插接配合。该技术方案中由导电铅板贯穿绝缘基板来串联位于绝缘基板两侧的正极活性物质和负极活性物质，绝缘基板上供导电铅板贯穿的通孔密封困难。

公开号为CN106450504A的发明专利申请公开了一种双极性铅酸蓄电池，包括正、负单极板和若干双极板；正、负单极板和双极板通过在相应的基板的单面或双面涂覆相应的活性物形成正、负极导电膜构成；正单极板、若干双极板和负单极板依正、负极面交替变换顺次排列，相邻极板之间设有多孔隔膜且灌注有导电液；正单极板的导电膜和相邻双极板的负极导电膜之间、相邻两块双极板的正、负导电膜之间及负单极板上的导电膜和相邻双极板的正导电膜之间形成各个单格电池；每个基板周围设有用于密封隔离相应单格电池的结构；正、负单极板分别和正、负引出端子相连；其中所述基板为密实的铅锡合金基板，基板两面分布等距凸台，相应的活性物直接涂覆在基板的表面上。该技术方案中使用结构5(一种注塑框架结构)来密封隔离相应单格电池，密封也较为困难。

发明内容

本发明针对现有技术中双极板电池难密封或密封结构复杂难实现等技术问题，提供了一种密封效果好且结构较为简单的双极性铅蓄电池。

一种双极性铅蓄电池，包括边正极板、边负极板，以及位于两者之间的若干块双极板，各极板之间由隔板进行分隔，所述边正极板包括正极框，边负极板包括负极框，每块双极板包括正极框、负极框以及夹持在正极框和负极框之间的铅基板，各正极框中间的框孔内填充有正极活性物质，各负极框中间的框孔内填充有负极活性物质；同一块双极板中的正、负极框相对的一面上均设有一圈胶槽，胶槽的外圈还设有相互配合的第一凸圈和第一凹槽，所述铅基板的边沿位于所述胶槽与第一凸圈之间；所述双极性铅蓄电池的两侧还设有用于夹紧固定各极板的压板，两块压板之间设有固定机构。

优选的，所述边正极板的正极框和边负极板的负极框外侧分别设有一块边铅基板，边铅基板上设有穿过所述压板的铅柱头，所述压板上设有供所述铅柱头穿过的通孔。

更优选的，每块边铅基板上设有多个分散布置的铅柱头，所述压板的外侧面设有连接同一边铅基板上所有铅柱头的端子件，所述端子件包括连接各铅柱头的连接片，以及从连接片上引出的接线柱，所述接线柱上设有螺纹接线孔。进一步优选的，所述压板的外侧面设有色胶槽，所述端子件设于所述色胶槽内，所述色胶槽内还灌注有色胶，所述接线柱凸出于所述色胶。

更优选的，边铅基板与相邻的压板之间设有定位框架，所述定位框架与压板之间设有定位机构；定位框架与所述正极框或负极框夹持边铅基板，定位框架与正极框或负极框相对的一面上均设有一圈胶槽，胶槽的外圈还设有相互配合的第一凸圈和第一凹槽，所述边铅基板的边沿位于胶槽与第一凸圈之间。进一步优选的，所述定位机构为设于所述定位框架一侧的定位槽，以及设于压板一侧、与所述定位槽配合的定位凸块，所述定位框架位于所述定位槽内的区域为网格状结构，所述定位凸块上设有与网格状结构中网格孔配合的凸起，所述铅柱头穿过网格孔。

优选的，所述压板在垂直极板排列方向上的尺寸大于各极板，所述固定机构包括多根穿过两块压板但位于极板外侧的螺栓以及与螺栓配合的螺母。

优选的，相邻极板的极框之间具有容纳所述隔板的容纳腔，相邻极板的极框上具有环绕所述容纳腔的密封挡环，用于形成同一密封挡环的两极框界面上设有相互配合的第二凸圈和第二凹槽，所述密封挡环位于所述双极性铅蓄电池的顶面一侧开设有连通容纳腔的加酸通道。

更优选的，极框顶面具有向外凸起形成环绕所述加酸通道的凸环，凸环处设有用于密封加酸通道口部的密封盖，所述容纳腔的高度高于隔板的高度，装配后，容纳腔顶部可作为容纳多余电解液的空间。进一步优选的，每个密封挡环上设有1～3个加酸通道，不同容纳腔对应的加酸通道设置的位置相同，处于同一位置的所有加酸通道共用一个密封盖，其中至少一个密封盖上设有安全阀，设有安全阀的密封盖对应的加酸通道侧壁上设有第一排气孔，对应的，设有安全阀的密封盖底面设有伸入所述第一排气孔的排气孔柱，排气孔柱上具有贯穿密封盖的第二排气孔，设有安全阀的密封盖顶面设有覆盖所有第二排气孔的阀盖，阀盖上设有安装安全阀的阀孔。

本发明双极性铅蓄电池的双极板由正极框和负极框夹持一块铅基板，极框内用于填充活性物质，并且极框与铅基板之间通过在胶槽内灌注密封胶密封，正极框和负极框之间则通过相互配合的第一凸圈和第一凹槽进行密封，制备简单，且密封效果好。

附图说明

图1为本发明双极性铅蓄电池的立体结构示意图。

图2为本发明双极性铅蓄电池的俯视结构示意图。

图3为图2中A-A方向剖视图。

图4为图2中B-B方向剖视图。

图5为图4中C局部放大图。

图6为图4中D局部放大图。

图7为本发明双极性铅蓄电池去除两侧压板后的立体结构示意图。

图8为本发明双极性铅蓄电池去除两侧压板及密封盖后的立体结构示意图。

图9为图8中E局部放大图。

图10为本发明双极性铅蓄电池的爆炸结构示意图。

图11为本发明双极性铅蓄电池中密封盖的爆炸结构示意图。

图12为本发明双极性铅蓄电池中密封盖的另一视角的爆炸结构示意图。

图13为一块双极板爆炸后的立体结构示意图。

图14为一块双极板爆炸后的俯视结构示意图。

图15为图14中沿F-F方向的剖视图。

图16为边正极板的爆炸结构示意图。

图17为压板的立体结构示意图。

图18为压板另一视角的立体结构示意图。

图19为边铅基板的结构示意图。

具体实施方式

如图1～19所示，一种双极性铅蓄电池，包括边正极板1、边负极板2，以及位于两者之间的若干块双极板3，各极板之间由隔板4进行分隔，双极板3的两侧分别为正极和负极，且各块双极板3按正负极交替排列，位于两端的双极板3如果正极朝外，则该双极板3的外侧放置边负极板2，另一块位于两端的双极板3则负极朝外，且外侧放置边正极板1。

如图4～6、10、13～15所示，每一块双极板3包括一块正极框31和一块负极框32，正极框31和负极框32中间夹持一块铅基板33。正极框31和负极框32均可以是ABS塑料制成。正极框31和负极框32均为方框结构，中间具有用于填充活性物质的框孔，正极框31中间的框孔内填充有正极活性物质，负极框32中间的框孔内填充有负极活性物质(图中未画出活性物质)。铅基板33的两侧分别与填充的正极活性物质、负极活性物质接触，铅基板33的两面可以是平面结构，也可以增加一些筋条等结构，以增加与活性物质的接触，使活性物质填充更加牢固。

正极框31的厚度大于负极框32的厚度，即正极活性物质的填充厚度大于负极活性物质的填充厚度。同一块双极板3中的正极框31和负极框32相对的一面上均设有一圈胶槽34，胶槽34的外圈还设有相互配合的第一凸圈35和第一凹槽36，图中第一凸圈35设于负极框32上，第一凹槽36设于正极框31上。铅基板33的边沿位于胶槽34与第一凸圈35之间，即铅基板33在垂直极板排列方向上的大小大于胶槽34合围成的范围，但小于第一凸圈35合围成的范围，从而胶槽34在电池装配时用于灌注密封胶，正极框31、负极框32与铅基板33之间密封，第一凸圈35伸入第一凹槽36中，正极框31与负极框32之间完成再一次的密封。密封时，第一凹槽36中可以灌注密封胶，以增强密封效果，当然也可以使用热封方式增强密封效果。同时，第一凸圈35的设置，可以方便铅基板33的定位，装配时将铅基板33放入第一凸圈35合围成的范围内即可。

如图1、2、10所示，本申请双极性铅蓄电池的两侧还设有用于夹紧固定各极板的压板5，两块压板5之间设有固定机构。两侧的两块压板5将电池内侧结构夹紧固定。压板5在垂直极板排列方向上的尺寸大于各极板，两压板5之间的固定机构包括多根穿过两块压板5但位于极板外侧的螺栓51以及与螺栓51配合的螺母52。

如图4～6、10、16～19所示，边正极板1包括一块正极框31，边负极板2包括一块负极框32，边正极板1和边负极板2中使用的正极框31和负极框32与双极板3中使用的正极框31和负极框32相同。边正极板1的正极框31和边负极板2的负极框32外侧分别设有一块边铅基板11，边铅基板11上设有穿过压板5的铅柱头12，压板5上设有供铅柱头12穿过的通孔。

边铅基板11与相邻的压板5之间还设有定位框架13，定位框架13与压板5之间设有定位机构，定位机构为设于定位框架13一侧的定位槽14，以及设于压板5一侧、与定位槽14配合的定位凸块55，定位框架13位于定位槽14内的区域为网格状结构，定位凸块55上设有与网格状结构中网格孔配合的凸起56，铅柱头12穿过网格孔。定位槽14与定位凸块55配合，便于在装配时使两侧的压板5与夹持在压板5中间的各极板定位组装。定位框架13除了在装配时方便极板定位外，还可对整个电池结构进行加固，提升强度。

边正极板1处的定位框架13与边正极板1的正极框31夹持一块边铅基板11；边负极板2处的定位框架13与边负极板2的负极框32夹持一块边铅基板11。与双极板3中结构一样，边正极板1和边负极板2中定位框架13与相邻的正极框31或负极框32相对的一面上均设有一圈胶槽34，胶槽34的外圈还设有相互配合的第一凸圈35和第一凹槽36，边铅基板11的边沿位于胶槽34与第一凸圈35之间。

每块边铅基板11上设有多个分散布置的铅柱头12，压板5的外侧面设有连接同一边铅基板11上所有铅柱头12的端子件6，端子件6包括连接各铅柱头12的连接片61，以及从连接片61上引出的接线柱62，接线柱62上设有螺纹接线孔。端子件6通过连接片61汇流集中到接线柱62。边铅基板11上的铅柱头12穿过压板5后与位于压板5外侧的端子件6连接。压板5的外侧面设有色胶槽53，端子件6设于色胶槽53内，色胶槽53内还灌注有色胶54，位于正负极两侧的色胶54颜色不同，比如，正极侧可以使用红色色胶，负极侧可以使用蓝色色胶，色胶54覆盖连接片61，但接线柱62凸出于色胶54。

如图4～6所示，相邻极板(包括位于中间的双极板3和位于两侧的边正极板1和边负极板2)的极框(即其中一块极板的正极框31与相邻极板的负极框32)之间具有容纳隔板4的容纳腔，相邻极板的极框上具有环绕容纳腔的密封挡环37，密封挡环37可以是由组成相邻极板的两相邻极框各凸起一圈组合形成密封挡环37；也可以是仅由一侧极框凸起较厚的一圈，另一侧极框不凸起，而仅依靠一侧极框上凸起的一圈成为密封挡环37。用于形成同一密封挡环37的两极框界面上设有相互配合的第二凸圈38和第二凹槽39，两极板之间组装时，通过第二凸圈38伸入第二凹槽39中，从而形成密封结构。密封时，第二凹槽39中可以灌注密封胶，以增强密封效果，当然也可以使用热封方式增强密封效果。

在较为优选的实施方式中，第一凸圈35和第二凹槽39设置在同一种极性的极框上，而第一凹槽36和第二凸圈38设置在另一种极性的极框上，比如，将第一凸圈35和第二凹槽39设置在负极框32上，而第一凹槽36和第二凸圈38设置在正极框31上，这样每一种极框上不会同时存在第一凹槽36和第二凹槽39，有利于保证极框的强度。

如图7～9、11～13所示，密封挡环37位于本申请双极性铅蓄电池的顶面一侧开设有连通容纳腔的加酸通道310。极框顶面具有向外凸起形成环绕加酸通道310的凸环311，每一个极板中的加酸通道310和凸环311均由相邻两极板之间合围形成，凸环311处设有用于密封加酸通道310口部的密封盖7。容纳腔的高度高于隔板4的高度，一般高5～20mm，这样在装配后，容纳腔顶部可作为容纳多余电解液的空间，解决加酸及化成过程中余酸的存储空间问题，以及电池使用过程中产生气体的暂时存储。每个密封挡环37上设有1～3个加酸通道310，不同容纳腔对应的加酸通道310设置的位置相同，处于同一位置的所有加酸通道310共用一个密封盖7，其中至少一个密封盖7上设有安全阀8，设有安全阀8的密封盖7对应的加酸通道310侧壁上设有第一排气孔312，对应的，设有安全阀8的密封盖7底面设有伸入第一排气孔312的排气孔柱71，排气孔柱71上具有贯穿密封盖7的第二排气孔72，设有安全阀8的密封盖7顶面设有覆盖所有第二排气孔72的阀盖9，阀盖9上设有安装安全阀8的阀孔91。阀孔91内侧壁可以设有内螺纹，相应的，安全阀8伸入阀孔91的部分设有外螺纹，从而便于安全阀8与阀盖9之间通过螺纹配合固定。未设置安全阀8的密封盖7灌注密封胶后将对应的加酸通道310口部密封。而设置有安全阀8的那个密封盖7灌注密封胶后也将对应的加酸通道310口部密封，但留有第一排气孔312连通排气孔柱71中间的第二排气孔72进行排气。设置有安全阀8的那个密封盖7顶面具有环绕各第二排气孔72的密封槽73，密封槽73中灌注密封胶后，阀盖9的端部伸入密封槽73中密封固定。为了方便装配，将组成第一排气孔312的其中一侧倾斜设置成导向面，这样方便密封盖7上的排气孔柱71伸入第一排气孔312中。现有技术中，常规的做法是先不预留加酸通道，而直接进行整体密封，密封完成后再打孔形成加酸通道，加酸后再次密封，操作困难且不易控制。本申请中预留式的加酸通道及排气通道的设置，既解决了整体电池密封问题，又解决了加酸问题，不需要复杂的操作，控制也更加精确。

当每个密封挡环37上设有不止一个加酸通道310时，两个加酸通道310之间的区域上设置的那部分第二凸圈38和第二凹槽39与整体第二凸圈38或第二凹槽39断开，并且两端沿凸环311向上弯折延伸，该断开部分的第二凹槽39延伸到凸环311的顶面，但第二凸圈38并未到顶，而是与顶面之间留有一定的空间，这样在密封时这个空间内可以先覆盖一层薄薄的胶片或直接在第二凹槽39延伸到凸环311顶面时设置薄层封头，有利于增强密封效果并避免漏胶。

本发明双极性铅蓄电池先由一块正极框31和一块负极框32中间夹持固定一块铅基板33，在正极框31和负极框32的框孔内分别填充正极活性物质和负极活性物质，从而制备成一块双极板33。由一块正极框31和一块定位框架13中间夹持固定一块边铅基板11，在正极框31的框孔内填充正极活性物质，从而制备成边正极板1。由一块负极框32和一块定位框架13中间夹持固定一块边铅基板11，在负极框32的框孔内填充负极活性物质，从而制备成边负极板2。再将边正极板1、多块双极板3和边负极板2一块块相互贴靠密封固定，两块极板之间均由一块隔板4分隔，再由两侧的两块压板5夹紧，用螺栓51和螺母52进行夹紧固定。组装完成后，加酸、化成，装配上密封盖7、阀盖9和安全阀8，完成整个双极板铅蓄电池的装配。

Claims (9)

1.一种双极性铅蓄电池，包括边正极板、边负极板，以及位于两者之间的若干块双极板，各极板之间由隔板进行分隔，其特征在于，所述边正极板包括正极框，边负极板包括负极框，每块双极板包括正极框、负极框以及夹持在正极框和负极框之间的铅基板，各正极框中间的框孔内填充有正极活性物质，各负极框中间的框孔内填充有负极活性物质；

同一块双极板中的正、负极框相对的一面上均设有一圈胶槽，胶槽的外圈还设有相互配合的第一凸圈和第一凹槽，所述铅基板的边沿位于所述胶槽与第一凸圈之间；

所述双极性铅蓄电池的两侧还设有用于夹紧固定各极板的压板，两块压板之间设有固定机构，

相邻极板的极框之间具有容纳所述隔板的容纳腔，相邻极板的极框上具有环绕所述容纳腔的密封挡环，用于形成同一密封挡环的两极框界面上设有相互配合的第二凸圈和第二凹槽，所述密封挡环位于所述双极性铅蓄电池的顶面一侧开设有连通容纳腔的加酸通道。

2.如权利要求1所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，所述边正极板的正极框和边负极板的负极框外侧分别设有一块边铅基板，边铅基板上设有穿过所述压板的铅柱头，所述压板上设有供所述铅柱头穿过的通孔。

3.如权利要求2所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，每块边铅基板上设有多个分散布置的铅柱头，所述压板的外侧面设有连接同一边铅基板上所有铅柱头的端子件，所述端子件包括连接各铅柱头的连接片，以及从连接片上引出的接线柱，所述接线柱上设有螺纹接线孔。

4.如权利要求3所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，所述压板的外侧面设有色胶槽，所述端子件设于所述色胶槽内，所述色胶槽内还灌注有色胶，所述接线柱凸出于所述色胶。

5.如权利要求2所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，边铅基板与相邻的压板之间设有定位框架，所述定位框架与压板之间设有定位机构；

定位框架与所述正极框或负极框夹持边铅基板，定位框架与正极框或负极框相对的一面上均设有一圈胶槽，胶槽的外圈还设有相互配合的第一凸圈和第一凹槽，所述边铅基板的边沿位于胶槽与第一凸圈之间。

6.如权利要求5所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，所述定位机构为设于所述定位框架一侧的定位槽，以及设于压板一侧、与所述定位槽配合的定位凸块，所述定位框架位于所述定位槽内的区域为网格状结构，所述定位凸块上设有与网格状结构中网格孔配合的凸起，所述铅柱头穿过网格孔。

7.如权利要求1所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，所述压板在垂直极板排列方向上的尺寸大于各极板，所述固定机构包括多根穿过两块压板但位于极板外侧的螺栓以及与螺栓配合的螺母。

8.如权利要求1所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，极框顶面具有向外凸起形成环绕所述加酸通道的凸环，凸环处设有用于密封加酸通道口部的密封盖，所述容纳腔的高度高于隔板的高度，装配后，容纳腔顶部可作为容纳多余电解液的空间。

9.如权利要求8所述的双极性铅蓄电池，其特征在于，每个密封挡环上设有1～3个加酸通道，不同容纳腔对应的加酸通道设置的位置相同，处于同一位置的所有加酸通道共用一个密封盖，其中至少一个密封盖上设有安全阀，设有安全阀的密封盖对应的加酸通道侧壁上设有第一排气孔，对应的，设有安全阀的密封盖底面设有伸入所述第一排气孔的排气孔柱，排气孔柱上具有贯穿密封盖的第二排气孔，设有安全阀的密封盖顶面设有覆盖所有第二排气孔的阀盖，阀盖上设有安装安全阀的阀孔。

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