CN113540549B - 一种增容式双极性蓄电池堆 - Google Patents

一种增容式双极性蓄电池堆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增容式双极性蓄电池堆，包括多组双极性极板、极性盖、固定机构，每组双极性极板包括绝缘基板及位于绝缘基板两侧的正极板链和负极板链，同一组双极性极板上的正、负极板链通过穿过绝缘基板的导流件导电连接；正极板链包括若干单体正极板和正连接带，负极板链包括若干单体负极板和负连接带，相邻两组双极性极板之间相互接触一侧的正、负极板链之间各单体正、负极板交替叠放，单体正、负极板之间具有隔板；绝缘基板在垂直双极性极板排列方向上凸出于正、负极板链，相邻两组绝缘基板之间具有设有注液孔的密封环；位于首尾的正、负极板链上分别设有穿过极性盖的正、负极端子；固定机构用于将各组双极性极板夹持固定在两个极性盖之间。

Description

一种增容式双极性蓄电池堆
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，特别涉及一种增容式双极性蓄电池堆。
背景技术
双极性电池是由双极性板、正负单极性板、隔板及电解液组成的电池。相较于其他类型的电池，双极性电池具有高倍率放电、低电阻、超高电压组、高能量密度、快充等诸多优点。
现有的双极性电池，如公开号为CN107706426B的中国专利公开的双极性铅酸蓄电池，包括正边极板、负边极板和双极性边板栅，双极性边板栅包括若干个并排排列的极板，极板的两面分别涂有正极铅膏和负极铅膏并固化，每相邻的两个极板之间均垫有隔膜，隔膜两侧分别与正极铅膏和负极铅膏接触，双极性边板栅的两极面分别焊接有若干个接线端子，每一极面的接线端子通过引出导线相连，双极性边板栅的边框注塑形成塑料边框，引出导线引出至双极性边板栅上部的塑料边框外，正边极板和负边极板分别由双极性边板栅焊接有接线端子的两个极面注塑形成，其未连有接线端子的一面分别涂有正极铅膏和负极铅膏，双极性边板栅内容置有电解液。
又如公开号为CN111740141A的中国专利公开的双极性蓄电池，包括负极单极性极板、若干个双极性极板、正极单极性极板以正极物质层、负极物质层相正对的方式自上而下依次叠放在一起，相邻两个双极性极板之间及双极性极板与正极单极性极板、负极单极性极板之间分别设置隔膜，双极性极板、正极单极性极板和负极单极性极板的金属隔离物分别被密闭包裹在第一密封层内，双极性极板、正极单极性极板和负极单极性极板的四周边缘分别被密闭包裹在第二密封层内，正极单极性极板、正极端板、正极面板依次焊接在一起，负极单极性极板、负极端板、负极面板依次焊接在一起，正极面板与负极面板相紧固在一起。
上述在专利申请公开的双极性电池的结构无法实行高容量与小体积的统一。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种增容式双极性蓄电池堆，实现了双极性电池的高容量与小体积的统一。
一种增容式双极性蓄电池堆，包括多组依次叠放的双极性极板，每一组双极性极板包括位于中间的绝缘基板及位于绝缘基板两侧的正极板链和负极板链，同一组双极性极板上的正极板链和负极板链之间通过穿过绝缘基板的导流件导电连接；正极板链包括若干单体正极板和连接相邻单体正极板、可弯折的正连接带，负极板链包括若干单体负极板和连接相邻单体负极板、可弯折的负连接带，相邻两组双极性极板之间相互接触一侧的正极板链和负极板链之间各单体正极板和单体负极板交替叠放，且相邻单体正极板和单体负极板之间具有隔板；
所述绝缘基板在垂直双极性极板排列方向上凸出于正极板链和负极板链，相邻两组双极性极板的绝缘基板之间具有与两绝缘基板配合、用于密封正极板链和负极板链的密封环，密封环上设有向密封环内腔加注电解液的注液孔；
位于首尾的两组双极性极板的外侧分别设有一个极性盖，位于首尾的正极板链和负极板链上分别设有穿过极性盖的正极端子和负极端子；
所述增容式双极性蓄电池堆还包括用于将各组双极性极板夹持固定在两侧的两个极性盖之间的固定机构。
具体的，利用可弯折的正连接带可将正极板链弯折成W型，利用可弯折的负连接带可将负极板链弯折成W型，弯折成W型的正极板链和负极板链相互交叠，极大地延展了反应面积；为保证交替叠放的单体正极板和单体负极板之间能完全对齐以保证反应区域正负活性物质充分的利用，单体正极板与单体负极板可设计为正方形、圆形、正多边形等形状。
凸出于正极板链和负极板链的绝缘基板、密封环以及极性盖互相配合形成电池的密封结构，同时，为使相邻的双极性极板之间连接的更加紧密，设有固定机构。
优选的，单体正极板包括单体正极板栅和涂覆在单体正极板栅上的正极活性物质，单体负极板包括单体负极板栅和涂覆在单体负极板栅上的负极活性物质，
所述导流件为连接正极板链和负极板链的金属板，
同一组双极性极板中的各单体正极板栅、正连接带、导流件、单体负极板栅和负连接带之间一体成型。
正极活性物质和负极活性物质分别涂覆在单体正极板栅和单体负极板栅上，不与导流板直接接触，因此正极活性物质与负极活性物质不会对导流板造成腐蚀和损坏。
优选的，所述绝缘基板的材料为塑料，绝缘基板注塑时将导流件与绝缘基板注塑为一体。
由于正极板链与负极板链通过导流板连接，且真、负极活性物质分别涂覆与正、负极板栅上，因此绝缘基板选用易获得的塑料即可。
优选的，正极板链和负极板链之间各单体正极板和单体负极板交替叠放时的方向相互垂直。
单体正极板与单体负极板为正方形、圆形、正多边形等形状，且在同一个蓄电池内，单体正极板与单体负极板形状相同，因此单体正极板与单体负极板成相互垂直的方向交叠放置时，反应区域最大。
优选的，所述绝缘基板上设有容纳密封环端部的胶槽，密封时在胶槽内灌注密封胶。
通过胶槽内灌注的密封胶实现了绝缘基板与密封环端部更加紧密的连接。
优选的，密封环与胶槽之间装配时，密封环的端面与胶槽底面之间留有间隙，胶槽中灌注密封胶时，所述间隙中填充满密封胶。
此种结构下，密封环的端面与胶槽安装更方便，且由于采用的胶水进行密封，因此不会对蓄电池的密封性造成影响。
优选的，所述固定机构包括多根穿过两个极性盖及各绝缘基板的紧固螺杆，紧固螺杆的一端配合设有紧固螺母。
每以一个双极性极板的电压大小是固定的，因此可根据需求只有的组装若干个双极性极板；若干个双极性极板通过紧固螺杆和紧固螺母配合连接；同时为防止磕碰在拧紧紧固螺母后，在紧固螺杆尾部安装保护套。
优选的，正、负极端子均包括一个用于与正、负极板链焊接的基座，以及一端与基座连接、另一端穿过极性盖的端子柱，
所述极性盖的材料为塑料，极性盖注塑时将正、负极端子与极性盖注塑为一体。
优选的，所述端子柱的外周设有沿轴向设置的环形槽，极性盖注塑时形成嵌入环形槽内的环形凸起。
此种结构下，端子柱与极性盖之间的拆装更加方便。
优选的，所述密封环上具有向内侧凹陷形成的凹槽，凹槽底部设有注酸孔柱，注酸孔柱的中心设有所述注液孔，所述注酸孔柱上套设有安全阀；
所述凹槽的口部设有阀盖，阀盖的顶面不凸出于所述密封环的表面。
由于电解液通过注液孔流入电池槽中，因此注液孔内设有滤气条，使电解液与氧气进行复合。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)与现有的同体积的双极性蓄电池相比，本方案利用设有正极板链和负极板链的双极性极板，正、负极板链承载了更多的正、负活性物质，极大的延展了反应面积，增大了蓄电池的输出电流，降低了蓄电池的内阻，实现了双极性蓄电池小体积和大容量的统一。
(2)将正、负活性物质分别涂覆与正、负极板栅上，正、负极活性物质不会对极板造成腐蚀，降低了对基板材料的要求，降低了成本。
(3)每一个双极性极板的电压值固定，且双极性极板之间可相互串联，实现了模块化，因此可自由选择串联的双极性极板的数量以满足不同的需求。
附图说明
图1为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的爆炸图；
图2为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的立体示意图；
图3为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的双极性极板与密封环的装配示意图；
图4为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的双极性极板串联示意图；
图5为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的双极性极板示意图；
图6为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的双极性极板与极性盖的装配示意图；
图7为本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的极性盖的爆炸图；
图8本发明提供的增容式双极性蓄电池堆的密封环的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的方案作进一步说明。
如图1-8所示，十二个双极性极板100串联成一个双极性电池堆。双极性极板100由绝缘基板110、导流件140和分设于绝缘基板110两侧的正极板链120、负极板链130组成，导流件140由导电性良好的金属制成且与绝缘基板110注塑为一体，导流件140电性连接正极板链120和负极板链130。
正极板链120包括单体正极板和正连接带，单体正极板上涂覆有正极活性物质；负极板链130包括单体负极板和负连接带，单体负极板上涂覆有负极活性物质。
正连接带连接相邻的单体正极板，且正连接带可弯折；负连接带用于连接相邻的单体负极板，且负连接带可弯折。
将正极板链120、负极板链130弯折成W型；将相邻的双极性极板100的正极板链120和负极板链130交替叠放，单体正极板与单体负极板之间设有绝缘的隔板200。
绝缘基板110在垂直双极性极板100排列方向上凸出于正极板链120、负极板链130，将双极性极板100串联后，相邻的绝缘基板110与密封环300配合将电池密封。
绝缘基板110上设有胶槽111，将密封环300的端部卡入胶槽111，再利用胶水600将胶槽111与密封环300连接，同时利用胶水600填满胶槽111与密封环300端部之间的缝隙。
串联的十二个双极性极板100利用固定机构连接，四根紧固螺杆510通过极性盖400及绝缘基板110四角上的通孔连接，紧固螺杆510的一端与紧固螺母520配合固定，同时为防止磕碰在拧紧紧固螺母520后，在紧固螺杆510尾部安装保护套530。
蓄电池堆两端均连接有机极性盖400，极性盖400与基座410的端子柱420连接，基座410与正极板链120或负极板链130焊接。
端子柱420上设有若干个环形槽421，极性盖400注塑是与端子柱420注塑为一体，极性盖400形成于环形槽421相适配的环形突起，因此极性盖400与基座410之间可相对转动。
将十二个双极性极板100串联完成后，需往蓄电池堆里注入电解液。
电解液通过密封环300上设有阀盖340的凹槽里的的注液孔310注入到蓄电池中，注液孔310中设有滤气条330用于使电解液与气体氧进行复合，同时注液孔柱上套接有安全阀320用于控制蓄电池内的阀压。

Claims (9)

1.一种增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，包括多组依次叠放的双极性极板，每一组双极性极板包括位于中间的绝缘基板及位于绝缘基板两侧的正极板链和负极板链，同一组双极性极板上的正极板链和负极板链之间通过穿过绝缘基板的导流件导电连接；正极板链包括若干单体正极板和连接相邻单体正极板、可弯折的正连接带，负极板链包括若干单体负极板和连接相邻单体负极板、可弯折的负连接带，相邻两组双极性极板之间相互接触一侧的正极板链和负极板链之间各单体正极板和单体负极板交替叠放，且相邻单体正极板和单体负极板之间具有隔板；
所述绝缘基板在垂直双极性极板排列方向上凸出于正极板链和负极板链，相邻两组双极性极板的绝缘基板之间具有与两绝缘基板配合、用于密封正极板链和负极板链的密封环，密封环上设有向密封环内腔加注电解液的注液孔；
位于首尾的两组双极性极板的外侧分别设有一个极性盖，位于首尾的正极板链和负极板链上分别设有穿过极性盖的正极端子和负极端子；
所述增容式双极性蓄电池堆还包括用于将各组双极性极板夹持固定在两侧的两个极性盖之间的固定机构；
单体正极板包括单体正极板栅和涂覆在单体正极板栅上的正极活性物质，单体负极板包括单体负极板栅和涂覆在单体负极板栅上的负极活性物质，
所述导流件为连接正极板链和负极板链的金属板，
同一组双极性极板中的各单体正极板栅、正连接带、导流件、单体负极板栅和负连接带之间一体成型。
2.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，所述绝缘基板的材料为塑料，绝缘基板注塑时将导流件与绝缘基板注塑为一体。
3.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，正极板链和负极板链之间各单体正极板和单体负极板交替叠放时的方向相互垂直。
4.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，所述绝缘基板上设有容纳密封环端部的胶槽，密封时在胶槽内灌注密封胶。
5.如权利要求4所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，密封环与胶槽之间装配时，密封环的端面与胶槽底面之间留有间隙，胶槽中灌注密封胶时，所述间隙中填充满密封胶。
6.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，所述固定机构包括多根穿过两个极性盖及各绝缘基板的紧固螺杆，紧固螺杆的一端配合设有紧固螺母。
7.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，正、负极端子均包括一个用于与正、负极板链焊接的基座，以及一端与基座连接、另一端穿过极性盖的端子柱，
所述极性盖的材料为塑料，极性盖注塑时将正、负极端子与极性盖注塑为一体。
8.如权利要求7所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，所述端子柱的外周设有沿轴向设置的环形槽，极性盖注塑时形成嵌入环形槽内的环形凸起。
9.如权利要求1所述的增容式双极性蓄电池堆，其特征在于，所述密封环上具有向内侧凹陷形成的凹槽，凹槽底部设有注酸孔柱，注酸孔柱的中心设有所述注液孔，所述注酸孔柱上套设有安全阀；
所述凹槽的口部设有阀盖，阀盖的顶面不凸出于所述密封环的表面。
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