CN113193175B - 铅酸蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铅酸蓄电池，属于蓄电池技术领域，包括壳体、正极板、负极板、与正极板连接的正极柱、与负极板连接的负极柱，正极板与负极板均包括框架主体、支撑筋条、导电丝、以及涂覆在框架主体上的铅膏。本发明提供的铅酸蓄电池，采用将导电丝缠绕在框架主体上的方式，通过框架主体对导电丝进行支撑，大大减少了导电丝的金属使用量以及铅原材料的损耗，并且框架主体与支撑筋条均为耐酸腐蚀材质，可以延长使用寿命，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体内，增大了导电丝与酸液的接触面积，因此板栅可以做的更加轻薄，提高活性物质利用率，相同体积电池容量可以做的更高，或者说是相同容量电池活性物质量少，提高了电池的重量比能量。

Description

铅酸蓄电池

技术领域

本发明属于蓄电池技术领域，更具体地说，是涉及一种铅酸蓄电池。

背景技术

铅酸蓄电池是目前世界上应用最广泛的一种化学储能电源，具有电压稳定、安全可靠、价格便宜、回收利用率高的优点，广泛应用在汽车起动、工业储能、动力电源等领域，它与人类的生活息息相关。其中铅酸蓄电池的电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。但是现有的铅酸蓄电池在使用时大多存在着电极板栅制作耗铅量大以及蓄电池重量比能量低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池，旨在解决现有技术中的铅酸蓄电池在使用时存在的耗铅量大以及蓄电池重量比能量低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种铅酸蓄电池，用于储存以及释放电能，包括壳体、多个设置在所述壳体内部的正极板、设置在所述壳体内部的负极板、设置在所述壳体内部的隔板、与所述正极板连接的正极柱、以及与所述负极板连接的负极柱，所述正极板与所述负极板均包括框架主体、多个设置在所述框架主体内且均相互间隔设置的支撑筋条、多个与所述支撑筋条相互交叉设置的导电丝、以及涂覆在所述框架主体上的铅膏，所述框架主体与支撑筋条上均设置有多个用于容纳定位导电丝的定位单元，所述导电丝通过定位单元在所述框架主体上绕设成多个导线圈组，多个所述导线圈组依次间隔设置在所述框架主体内。

作为本申请另一实施例，所述框架主体包括第一边框、与所述第一边框相对设置的第二边框、以及两设置在第一边框与第二边框之间的连接边框，所述支撑筋条的两端分别连接在所述连接边框上。

作为本申请另一实施例，所述定位单元包括多个设置在所述第一边框以及所述支撑筋条上的定位凹槽、以及多个凸设在所述第二边框上的绕线件，多个所述定位凹槽在所述支撑筋条以及所述第一边框上组成两相互平行设置的容纳通道，所述绕线件位于两所述容纳通道之间。

作为本申请另一实施例，所述绕线件为矩形，所述绕线件的两侧还设置有用于防止将所述导电丝硌伤的过渡倒角。

作为本申请另一实施例，所述第二边框侧面还设置有用于安装绕线件的安装凹槽，所述绕线件的周圈与所述安装凹槽的内壁组成绕线通道，所述绕线通道的开口与所述容纳通道的开口相对设置。

作为本申请另一实施例，所述第一边框的外侧还设置有用于容纳导电丝的容纳单元以及设置在容纳单元侧面的开口。

作为本申请另一实施例，所述容纳单元包括设置在所述框架主体外侧的且与所述第一边框间隔设置的横向边框、设置在所述框架主体外侧的倾斜边框、以及两相互间隔且分别设置在横向边框与倾斜边框端部的竖向边框，两所述竖向边框组成用于容纳导电丝端部的开口。

作为本申请另一实施例，所述正极板上的铅膏为正铅膏，以重量份数计，所述正铅膏的有效成分的原料包括铅粉70～80份、红丹(Pb3O4)20～30份、短纤维0.1～0.6份、硫酸亚锡0.2～0.5份、纯净水11～16份和稀硫酸5～9份，将上述原料混合后得到所述正铅膏。

作为本申请另一实施例，所述负极板上的铅膏为负铅膏，以重量份数计，所述负铅膏的有效成分的原料包括铅粉90～110份、短纤维0.1～0.6份、木素0.05～1.0份、腐植酸0.1～1.2份、硫酸钡0.7～1.5份、毒化后的高比面积的碳材料1.0～2.0份、纯净水12～16份、稀硫酸7～11份，将上述原料混合后得到所述负铅膏。

作为本申请另一实施例，所述毒化后的高比面积的碳材料的制备方法为：以重量份数计，称取100份高比表面碳材料和0.1～0.5份稀土金属氧化物混合后取得混合物，在所述混合物中加入150～200份的去离子水，将加入去离子水的混合物搅拌且搅拌时间为2～3h，然后将搅拌后的混合物放置在氮气环境下进行烘干，且烘干时间为10-15h。

本发明提供的铅酸蓄电池的有益效果在于：与现有技术相比，通过在壳体内部分别设置有多组正极板、负极板、隔板以及电解液，并通过正极柱与负极柱分别将正极板和负极板与外部连接，正极板与负极板均包括框架主体、多个设置在框架主体内且均相互间隔设置的支撑筋条、多个与支撑筋条相互交叉设置的导电丝、以及涂覆在框架主体上的铅膏，框架主体与支撑筋条上均设置有多个用于容纳定位导电丝的定位单元，导电丝通过定位单元在框架主体上绕设成多个导线圈组，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体内。本发明铅酸蓄电池，采用将导电丝缠绕在框架主体上的方式，通过框架主体对导电丝进行支撑，大大减少了导电丝的金属使用量以及铅原材料的损耗，并且框架主体与支撑筋条均为耐酸腐蚀材质，可以延长使用寿命，同时导电丝通过定位单元在框架主体上绕设成多个导线圈组，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体内，增大了导电丝与酸液的接触面积，因此板栅可以做的更加轻薄，从而提高活性物质利用率，也就是相同体积电池容量可以做的更高，或者说是相同容量电池活性物质量少，从而提高了电池的重量比能量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的铅酸蓄电池的结构示意图；

图2为图1中所示的铅酸蓄电池的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例所采用的除去铅膏后正极板的结构示意图；

图4为本发明实施例所采用的框架主体与支撑筋条的结构示意图。

图中：1、壳体；2、正极板；3、负极板；4、正极柱；5、负极柱；6、框架主体；61、第一边框；62、第二边框；63、连接边框；7、支撑筋条；8、导电丝；9、定位单元；91、定位凹槽；92、绕线件；10、容纳单元；11、隔板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的铅酸蓄电池进行说明。铅酸蓄电池，包括壳体1、多个设置在壳体1内部的正极板2、设置在壳体1内部的负极板3、设置在壳体1内部的隔板11、与正极板2连接的正极柱4、以及与负极板3连接的负极柱，正极板2与负极板3均包括框架主体6、多个设置在框架主体6内且均相互间隔设置的支撑筋条7、多个与支撑筋条7相互交叉设置的导电丝8、以及涂覆在框架主体6上的铅膏，框架主体6与支撑筋条7上均设置有多个用于容纳定位导电丝8的定位单元9，导电丝8通过定位单元9在框架主体6上绕设成多个导线圈组，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体6内。

本实施例提供的铅酸蓄电池，与现有技术相比，通过在壳体1内部分别设置有多组正极板2、负极板3、隔板11以及电解液，并通过正极柱4与负极柱分别将正极板2和负极板3与外部连接，正极板2与负极板3均包括框架主体6、多个设置在框架主体6内且均相互间隔设置的支撑筋条7、多个与支撑筋条7相互交叉设置的导电丝8、以及涂覆在框架主体6上的铅膏，框架主体6与支撑筋条7上均设置有多个用于容纳定位导电丝8的定位单元9，导电丝8通过定位单元9在框架主体6上绕设成多个导线圈组，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体6内。本发明铅酸蓄电池，采用将导电丝8缠绕在框架主体6上的方式，通过框架主体6对导电丝8进行支撑，大大减少了导电丝8的金属使用量以及铅原材料的损耗，并且框架主体6与支撑筋条7均为耐酸腐蚀材质，可以延长使用寿命，同时导电丝8通过定位单元9在框架主体6上绕设成多个导线圈组，多个导线圈组依次间隔设置在框架主体6内，增大了导电丝8与酸液的接触面积，因此板栅可以做的更加轻薄，从而提高活性物质利用率，也就是相同体积电池容量可以做的更高，或者说是相同容量电池活性物质量少，从而提高了电池的重量比能量。

本实施例中，壳体1内部还设置有电解液，电解液通常为一定浓度的硫酸溶液，正极板2与负极板3均相互交错设置，在正极板2与负极板3之间还设置有隔板11，隔板11优选的AGM隔板，壳体1上还设置有防止壳体1内压力过大的安全阀。

本实施例中，该新型蓄电池所用正负极板3为轻量化极板，该轻量化极板用板栅传导电流部分是≥99％的纯铅或者其它耐腐蚀铅合金，支撑活性物质部分为耐酸的高分子材料，大大减少原材料消耗，铅耗较常规板栅减少约(40-50)％，电池越大，节约铅耗越多，同时也可以提高电池重量比能量。该轻量化板栅传导电流部分是≥99％的纯铅或者其它耐腐蚀铅合金，作为正板栅更耐腐蚀。支撑活性物质部分为耐酸高分子材料材料，因此板栅可以做的更薄，从而提高活性物质利用率，也就是相同体积电池容量可以做的更高，提高了电池的重量比能量；该新型蓄电池用正极铅膏中添加一定比例的红丹(Pb3O4)、硫酸亚锡，提高化成效率和电池的充电接受能力。该新型蓄电池用负极铅膏中添加一定比例经过毒化的高比表面积的碳材料，提高电池部分荷电状态下的充电接受能力，解决负极硫酸盐化问题提高了铅酸蓄电池的循环寿命。

本实施例中，定位单元9的数量为多个，定位单元9也沿支撑筋条7的长度方向依次间隔均匀排布，导线圈组的形状优选的为矩形或者U型，导线圈组所在的平面与框架主体6平行设置，使导电丝8在框架主体6上安装的更均匀。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请一并参阅图3，框架主体6包括第一边框61、与第一边框61相对设置的第二边框62、以及两设置在第一边框61与第二边框62之间的连接边框63，支撑筋条7的两端分别连接在连接边框63上。框架主体6整体为矩形框体，框架主体6采用此种结构使板栅与蓄电池内部更匹配，提高了蓄电池壳体1内部的空间利用率。

本实施例中，第一边框61与第二边框62以及连接边框63均为一体结构，并且作为优选的，支撑筋条7与连接边框63也为一体结构。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，定位单元9包括多个设置在第一边框61以及支撑筋条7上的定位凹槽91、以及多个凸设在第二边框62上的绕线件92，多个定位凹槽91在支撑筋条7以及第一边框61上组成两相互平行设置的容纳通道，绕线件92位于两容纳通道之间。通过将一根导电丝8依次放置到定位凹槽91组成的容纳通道，然后再绕过绕线件92在放置到另一个容纳通道内，使导电丝8可以安装固定到框架主体6与支撑筋条7组成的平面上，并且使导电丝8的两端均位于框架主体6上第一边框61的外部。定位单元9采用此种方式使导电丝8的安装更加方便，同时也能减少了板栅的厚度，进而减轻了蓄电池的整体重量。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，绕线件92为矩形，绕线件92的两侧还设置有用于防止将导电丝8硌伤的过渡倒角。绕线件92为矩形可以将导电丝8撑开，使导电丝8形成两个相互间隔的直线，过渡倒角的设置也使蓄电池的使用更加安全。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，第二边框62侧面还设置有用于安装绕线件92的安装凹槽，绕线件92的周圈与安装凹槽的内壁组成绕线通道，绕线通道的开口与容纳通道的开口相对设置。安装凹槽的设置使绕线件92的安装更加方便，绕线通道的开口与容纳通道的开口相对设置可防止导电丝8折弯，使导电丝8的安装更安全。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，第一边框61的外侧还设置有用于容纳导电丝8的容纳单元10以及设置在容纳单元10侧面的开口。容纳单元10的设置可以将多个导电丝8的端部汇集在一起后进行焊接形成连接板耳，使导电丝8与外部连接更方便。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图3及图4，容纳单元10包括设置在框架主体6外侧的且与第一边框61间隔设置的横向边框、设置在框架主体6外侧的倾斜边框、以及两相互间隔且分别设置在横向边框与倾斜边框端部的竖向边框，两竖向边框组成用于容纳导电丝8端部的开口。容纳单元10采用此种结构可以将多个导电丝8的端部汇集在一起后进行焊接形成连接板耳，使板栅上的导电丝8的端部与外部连接更加方便。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，正极板2上的铅膏为正铅膏，以重量份数计，正铅膏的有效成分的原料包括铅粉70～80份、红丹(Pb3O4)20～30份、短纤维0.1～0.6份、硫酸亚锡0.2～0.5份、纯净水11～16份和稀硫酸5～9份，将上述原料混合后得到正铅膏。其中正板栅厚度为1.5mm-3mm。正极铅膏的制备方法：将铅粉：红丹(Pb3O4)：短纤维：硫酸亚锡：纯净水：稀硫酸按照(70-80)：(20-30)：(0.1-0.6)：(0.2-0.5)：(11-16)：(5-9)质量比例进行搅拌10-15min，得到混合均匀的混合物，然后快速加入水搅拌2-3min，再缓慢加入稀硫酸，搅拌25-30min得到正极铅膏，涂填正板栅，经过固化干燥工艺后制成正极板2。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，负极板3上的铅膏为负铅膏，以重量份数计，负铅膏的有效成分的原料包括铅粉90～110份、短纤维0.1～0.6份、木素0.05～1.0份、腐植酸0.1～1.2份、硫酸钡0.7～1.5份、毒化后的高比面积的碳材料1.0～2.0份、纯净水12～16份、稀硫酸7～11份，将上述原料混合后得到负铅膏。负板栅厚度为1.0mm-1.5mm。负极铅膏的制备方法：将短纤维：木素：腐植酸：硫酸钡：毒化后的高比面积的碳材料按照(0.1-0.6)：(0.05-1.0)：(0.1-1.2)：(0.7-1.5)：(1.0-2.0)质量比例进行预混搅拌(15-20)min，得到混合均匀的负极添加剂。然后将铅粉：添加剂：纯净水：稀硫酸按照100：((0.1-0.6)：(0.05-1.0)：(0.1-1.2)：(0.7-1.5)：(1.0-2.0))：(12-16)：(7-11)质量比例进行搅拌(10-15)min，得到混合均匀的混合物，然后快速加入水搅拌2-3min，再缓慢加入稀硫酸，搅拌(25-30)min得到负极铅膏，涂填负板栅，经过固化干燥工艺后制成负极板3。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，毒化后的高比面积的碳材料的制备方法为：以重量份数计，称取100份高比表面碳材料和0.1～0.5份稀土金属氧化物混合后取得混合物，在混合物中加入150～200份的去离子水，将加入去离子水的混合物搅拌且搅拌时间为2～3h，然后将搅拌后的混合物放置在氮气环境下进行烘干，且烘干时间为10-15h。

作为本发明提供的铅酸蓄电池的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，铅酸蓄电池用板栅，由导电丝8，和板栅用高分子材料框(即框架主体6与支撑筋条7)组成。导电丝8是≥99％的纯铅或者其它耐腐蚀铅合金，导电材料为圆柱形铅丝，如果用于制作正极板2，导电铅丝的直径为(0.5-3)mm，如果用于制作负极板3，导电铅丝直径为(0.5-2)mm。铅酸蓄电池板栅(即框架主体6与支撑筋条7)用高分子材料框，该高分子材料框可以采用雕刻机进行雕刻，也可以采用注塑模具制作。高分子材料框根据用途设计厚度范围(0.75-4)mm。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铅酸蓄电池，其特征在于，包括壳体、多个设置在所述壳体内部的正极板、设置在所述壳体内部的负极板、设置在所述壳体内部的隔板、与所述正极板连接的正极柱、以及与所述负极板连接的负极柱，所述正极板与所述负极板均包括框架主体、多个设置在所述框架主体内且均相互间隔设置的支撑筋条、多个与所述支撑筋条相互交叉设置的导电丝、以及涂覆在所述框架主体上的铅膏，所述框架主体与支撑筋条上均设置有多个用于容纳定位导电丝的定位单元，所述导电丝通过定位单元在所述框架主体上绕设成多个导线圈组，多个所述导线圈组依次间隔设置在所述框架主体内；

所述负极板上的铅膏为负铅膏，以重量份数计，所述负铅膏的有效成分的原料包括铅粉90～110份、短纤维0.1～0.6份、木素0.05～1.0份、腐植酸0.1～1.2份、硫酸钡0.7～1.5份、毒化后的高比面积的碳材料1.0～2.0份、纯净水12～16份、稀硫酸7～11份，将上述原料混合后得到所述负铅膏；

所述毒化后的高比面积的碳材料的制备方法为：以重量份数计，称取100份高比表面碳材料和0.1～0.5份稀土金属氧化物混合后取得混合物，在所述混合物中加入150～200份的去离子水，将加入去离子水的混合物搅拌且搅拌时间为2～3h，然后将搅拌后的混合物放置在氮气环境下进行烘干，且烘干时间为10-15h。

2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述框架主体包括第一边框、与所述第一边框相对设置的第二边框、以及两设置在第一边框与第二边框之间的连接边框，所述支撑筋条的两端分别连接在所述连接边框上。

3.如权利要求2所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述定位单元包括多个设置在所述第一边框以及所述支撑筋条上的定位凹槽、以及多个凸设在所述第二边框上的绕线件，多个所述定位凹槽在所述支撑筋条以及所述第一边框上组成两相互平行设置的容纳通道，所述绕线件位于两所述容纳通道之间。

4.如权利要求3所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述绕线件为矩形，所述绕线件的两侧还设置有用于防止将所述导电丝硌伤的过渡倒角。

5.如权利要求4所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述第二边框侧面还设置有用于安装绕线件的安装凹槽，所述绕线件的周圈与所述安装凹槽的内壁组成绕线通道，所述绕线通道的开口与所述容纳通道的开口相对设置。

6.如权利要求2所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述第一边框的外侧还设置有用于容纳导电丝的容纳单元以及设置在容纳单元侧面的开口。

7.如权利要求6所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述容纳单元包括设置在所述框架主体外侧的且与所述第一边框间隔设置的横向边框、设置在所述框架主体外侧的倾斜边框、以及两相互间隔且分别设置在横向边框与倾斜边框端部的竖向边框，两所述竖向边框组成用于容纳导电丝端部的开口。

8.如权利要求1至7任一项所述的铅酸蓄电池，其特征在于，所述正极板上的铅膏为正铅膏，以重量份数计，所述正铅膏的有效成分的原料包括铅粉70～80份、红丹(Pb3O4)20～30份、短纤维0.1～0.6份、硫酸亚锡0.2～0.5份、纯净水11～16份和稀硫酸5～9份，将上述原料混合后得到所述正铅膏。

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