CN113839152A - 一种封闭式自平衡水平电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池结构技术领域，具体为一种封闭式自平衡水平电池，包括电池壳组件及水平堆叠于该电池壳组件内部的极群组，电池槽划分为用于安装极群组的极群安装区、位于极群安装区下方的加液区及分设于加液区两侧的补液区，极群安装区内安装有调节组件，电池槽内安装有连通组件，在水平电池长期使用后，活性物流失，电解液中的水分蒸发，通过设置调节组件，配合连通组件，将加液区内的蒸馏水补入到极群安装区内，补充水平电池内的电解液水分的同时，带动极群组压紧，锁住极群组内的活性物，提高水平电池的性能，解决。

Description

一种封闭式自平衡水平电池

技术领域

本发明涉及电池结构技术领域，具体为一种封闭式自平衡水平电池。

背景技术

水平电池极板的板栅采用玻璃纤维等复合材料编织而成，极板为准双极机构，即在板栅的一般涂覆正极活性物为正极板，另一半涂覆负极活性物为负极板。经过复膜、浸酸、表面干燥、固化等工序制作成双极型生极板。水平电池组装过程包括，在极板间用隔膜隔开，上下用压力框固定。极板和分隔板按照一定的位置，水平交错堆放，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入蓄电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，在蓄电池空隙中灌入石蜡，最后安装上安全阀，制作成水平电池。

水平电池在长期使用过程中，由于极板要随着水平电池反复充电、放电，板栅上涂覆的正极活性物或负极活性物会自行脱落，一般情况下这种脱落的过程比较缓慢，在使用不当时也会加快活性物的脱落，活性物的脱落会降低极板的导电性，此外，水平电池长时间使用后，极板周边会产生硫化物，亦会致使极板的导电性能下降，降低了水平电池的使用寿命，甚至造成水平电池的损坏。

在专利号为CN201711457004.2的专利文献公开了的一种封闭式水平电池结构，属于用于直接转变化学能为电能的方法或装置的技术领域，包括压力框和密封框，压力框内叠放有极板，每两个极板间叠放有分隔板，压力框底壁安装有弹簧板，极板设于弹簧板上方，压力框顶壁开设有弹簧片，极板与弹簧片、弹簧板相抵设置，弹簧片上端固定连接有记号笔，记号笔的笔头滑动连接在密封框内壁，压力框底部固定连接有气囊，气囊上开设有进气口和出气口，进气口和出气口安装有单向阀，压力框底部滑动连接有两个压板，压板沿弹簧板的中轴线对称设置，压板与密封框之间连接有弹簧。

但是，上述的封闭式水平电池结构需要观察记号笔并利用压板的反复挤压，才能实现对极群的挤压调节，结构过于复杂且无法进行实时的自动调节。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种封闭式自平衡水平电池，在水平电池长期使用后，活性物流失，电解液中的水分蒸发，通过设置调节组件，配合连通组件，将加液区内的蒸馏水补入到极群安装区内，补充水平电池内的电解液水分的同时，带动极群组压紧，锁住极群组内的活性物，提高水平电池的性能，解决现有水平电池需要观察后进行手动调节的技术问题，延长了水平电池的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种封闭式自平衡水平电池，包括电池壳组件及水平堆叠于该电池壳组件内部的极群组，所述电池壳组件由密闭配合的电池槽与电池盖组成，所述极群组由若干水平堆叠的极板及间隔设置于所述极板之间的分隔板纸组成，

所述电池槽划分为用于安装所述极群组的极群安装区、位于极群安装区下方的加液区及分设于加液区两侧的补液区，所述极群安装区与所述加液区位于所述电池槽的内部，且所述极群安装区与所述加液区之间设置有分隔板，所述加液区与补液区内存储有蒸馏水，所述补液区位于所述电池槽两侧壁上，该补液区与所述加液区连通设置；

所述极群安装区内安装有调节组件，所述调节组件安装于所述电池槽内，其位于所述极群组的正下方，且其用于抬升所述极群组；

所述电池槽内安装有连通组件，所述连通组件包括位于所述极群组正上方的压板、滑动安装于所述分隔板上的连通头及位于所述加液区内用于托住所述连通头的托环，所述连通头对称安装于所述极群组宽度方向的两侧，所述托环通过滑动设置于所述分隔板上的连接柱与所述压板连接。

作为改进，所述极群安装区内沿所述极群组的设置方向设置有若干的导向板，该导向板分设于所述极群安装区的两侧。

作为改进，所述补液区的底部设置有加液口，且所述补液区的顶部设置有加气口。

作为改进，所述补液区内沿竖直方向滑动设置有活塞，该活塞的下方为蒸馏水，且该活塞的上方为气体。

作为改进，所述调节组件包括：

调节板，所述调节板水平设置于所述极群组的正下方；

螺杆，所述螺杆竖直安装与所述调节板的正下方，其与所述调节板连接；以及

螺纹件，所述螺纹件套设于所述螺杆上，其轴向限位设置，且其环向自由旋转。

作为改进，所述分隔板向下凹陷设置有供所述螺杆插入的插槽，且所述分隔板向上凸起设置有安装凸环，该安装凸环与所述插槽同轴设置。

作为改进，所述螺纹件包括：

旋转件，所述旋转件同轴套设于所述安装凸环上，且其底部设置有限位台阶；

限位环，所述限位环过盈套设配合于所述安装凸环的顶部，其位于所述限位台阶上，且其对所述旋转件的轴向进行限位；以及

螺纹头，所述螺纹头嵌设于所述旋转件上，其外圈设置有凸起的齿牙，且其内圈设置有于所述螺杆配合的螺纹。

作为改进，所述旋转件包括旋转环及若干的叶片，所述旋转环与所述安装凸环套设，所述叶片设置于所述旋转环的周向上。

作为改进，所述分隔板上设置有进液通道，所述螺纹件安装于所述进液通道上，所述进液通道内注入的蒸馏水驱动所述螺纹件旋转。

作为改进，所述连通头安装于所述进液通道的输入端处，其包括顶杆、位于顶杆下端部的进液筒及设置于所述进液筒下端部的限位凸环，所述进液筒中空设置，其底部开口设置，且其侧壁上开设有排液孔，所述限位凸环与所述分隔板的下端面抵触限位配合，所述进液通道上设置有用于密封所述排液孔的密封环。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明在水平电池长期使用后，活性物流失，电解液中的水分蒸发，通过设置调节组件，配合连通组件，将加液区内的蒸馏水补入到极群安装区内，补充水平电池内的电解液水分的同时，带动极群组压紧，锁住极群组内的活性物，提高水平电池的性能，解决现有水平电池需要观察后进行手动调节的技术问题，延长了水平电池的使用寿命；

（2）本发明通过压板压住极群组，在极群组下降时，压板仍会配合分隔板将极群组尽可能的压紧，锁住极群组内部的活性物质，保证极群组内部的活性物质不会向外流失；

（3）本发明在极群组内的活性物流失，极群组变薄时，通过压板的下降，触发连通头的下降，使得极群安装区与加液区连通，使得加液区内的蒸馏水可以流入到极群安装区内进行补充，并且蒸馏水的流入的水流带动调节组件中的螺纹件进行旋转，使得调节板抬升配合压板重新将极群组压紧；

（4）本发明通过极群组的抬升带动压板的抬升，使得与压板连接的托环托住连通头，利用压板的抬升带动带动连通头上浮，在压板抬升到位后，连通头也被重新封堵，在实现极群组抬升的同时，也实现了蒸馏水的补充；

（5）本发明在加液区补液区设置的蒸馏水可以有效的对水平电池在充放电过程中产生的热量进行散热，保持水平电池的温度不会过高，稳定水平电池的工作状态，延长水平电池的使用寿命。

综上所述，本发明具有极群组自平衡调节、蒸馏水及时补充、电池使用寿命长、充放电状态稳定等优点，尤其适用于水平电池结构技术领域。

附图说明

图1为本发明水平电池立体结构示意图；

图2为本发明电池槽立体结构示意图；

图3为本发明电池槽剖视结构示意图；

图4为本发明水平电池剖视结构示意图一；

图5为本发明调节组件剖视结构示意图；

图6为本发明水平电池剖视结构示意图二；

图7为本发明螺纹件安装结构示意图；

图8为本发明旋转件立体结构示意图；

图9为本发明螺纹件立体结构还示意图；

图10为图6中A处结构放大示意图；

图11为本发明进液通道剖视结构示意图；

图12为本发明补液区剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“ 顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例：

如图1至6所示，一种封闭式自平衡水平电池，包括电池壳组件1及水平堆叠于该电池壳组件1内部的极群组2，所述电池壳组件1由密闭配合的电池槽11与电池盖12组成，所述极群组2由若干水平堆叠的极板21及间隔设置于所述极板21之间的分隔板纸22组成，其特征在于：

所述电池槽11划分为用于安装所述极群组2的极群安装区111、位于极群安装区111下方的加液区112及分设于加液区112两侧的补液区113，所述极群安装区111与所述加液区112位于所述电池槽11的内部，且所述极群安装区111与所述加液区112之间设置有分隔板114，所述加液区112与补液区113内存储有蒸馏水，所述补液区113位于所述电池槽11两侧壁上，该补液区113与所述加液区112连通设置；

所述极群安装区111内安装有调节组件3，所述调节组件3安装于所述电池槽11内，其位于所述极群组2的正下方，且其用于抬升所述极群组2；

所述电池槽11内安装有连通组件4，所述连通组件4包括位于所述极群组2正上方的压板41、滑动安装于所述分隔板114上的连通头42及位于所述加液区112内用于托住所述连通头42的托环43，所述连通头42对称安装于所述极群组2宽度方向的两侧，所述托环43通过滑动设置于所述分隔板114上的连接柱44与所述压板41连接。

进一步的，所述极群安装区111内沿所述极群组2的设置方向设置有若干的导向板115，该导向板115分设于所述极群安装区111的两侧。

更进一步的，所述补液区113的底部设置有加液口116，且所述补液区113的顶部设置有加气口117。

其中，所述补液区113内沿竖直方向滑动设置有活塞118，该活塞118的下方为蒸馏水，且该活塞118的上方为气体。

需要说明的是，初始时，加液区112与补液区113内填充有蒸馏水，而补液区113内的活塞118的上方充入有加压的气体，用于对蒸馏水进行加压，在水平电池长久使用后，电池内部的极群组2内的活性物质会逐步脱落流失，在极群组2内的活性物质脱落流失后，极群组2的厚度后逐步减薄，在极群组2的厚度减薄后，压板41也随着极群组2的减薄向下降，在降到预设好的高度后，压板41会触动连通头42下移，使得连通头42连通极群安装区111与加液区112，加液区112内的蒸馏水就会受到活塞118上方压力的因素补充到极群安装区111内，而在蒸馏水补充的过程中，形成的水流会带动调节组件3中的螺纹件33进行旋转，通过螺纹件33的旋转，带动螺杆32向上抬升，进而使得调节板31上顶极群组2，使得极群组2从新被调节板31与压板41配合压紧，避免活性物脱落流失，同时，蒸馏水的补充，使得电解液蒸发的水分得到补充，保证了电解液的充分。

如图4至图9所示，作为一种优选的实施方式，所述调节组件3包括：

调节板31，所述调节板31水平设置于所述极群组2的正下方；

螺杆32，所述螺杆32竖直安装与所述调节板31的正下方，其与所述调节板31连接；以及

螺纹件33，所述螺纹件33套设于所述螺杆32上，其轴向限位设置，且其环向自由旋转。

进一步的，所述分隔板114向下凹陷设置有供所述螺杆32插入的插槽119，且所述分隔板114向上凸起设置有安装凸环110，该安装凸环110与所述插槽119同轴设置。

更进一步的，所述螺纹件33包括：

旋转件331，所述旋转件331同轴套设于所述安装凸环110上，且其底部设置有限位台阶332；

限位环333，所述限位环333过盈套设配合于所述安装凸环110的顶部，其位于所述限位台阶332上，且其对所述旋转件331的轴向进行限位；以及

螺纹头334，所述螺纹头334嵌设于所述旋转件331上，其外圈设置有凸起的齿牙335，且其内圈设置有于所述螺杆32配合的螺纹336。

其中，所述旋转件331包括旋转环3311及若干的叶片3312，所述旋转环3311与所述安装凸环110套设，所述叶片3312设置于所述旋转环3311的周向上。

需要说明的是，在蒸馏水补充的过程中，形成的水流会带动旋转件331进行旋转，旋转件331上配合安装的螺纹头334进行旋转，通过与螺杆33的螺纹配合，带动调节板32抬升。

进一步说明的是，螺纹件33在旋转的过程中，需要保持轴向的限位，通过将旋转件331的旋转环3311套设在安装凸环110上，利用限位环333对旋转件331的轴向进行限位，旋转件331与限位环333之间相对转动，再将螺纹头334嵌设到旋转件331上，使得螺纹头334可以随旋转件331进行旋转。

如图6、图11与图12所示，作为一种优选的实施方式，所述分隔板114上设置有进液通道40，所述螺纹件33安装于所述进液通道40上，所述进液通道40内注入的蒸馏水驱动所述螺纹件33旋转。

进一步的，所述连通头42安装于所述进液通道40的输入端处，其包括顶杆421、位于顶杆421下端部的进液筒422及设置于所述进液筒422下端部的限位凸环423，所述进液筒422中空设置，其底部开口设置，且其侧壁上开设有排液孔424，所述限位凸环423与所述分隔板114的下端面抵触限位配合，所述进液通道40上设置有用于密封所述排液孔424的密封环401。

需要说明的是，从加液区112输入到极群安装区111的蒸馏水，首先进入到进液通道40内，通过进液通道40与外部的电解液进行隔绝，利用蒸馏水的流动带动位于进液通道40内的旋转件331进行旋转，并且进液通道40成中心对称设置有两组，蒸馏水在进液通道内成相向流动，带动旋转件331进行旋转。

进一步说明的是，初始时，连通头42受到加液区112的压力，无法下落，使得加液区112无法与极群安装区111连通，而在极群组2的厚度下降时，压板41下移，将连通头42下压，使得连通头42下移，进而使得加液区112与极群安装区111连通，使加液区112内的蒸馏水补入到极群安装区111内。

更进一步说明的是，为了避免后续补液区113内的压力不足，补液区113内的压力不足以支持加液区112内的蒸馏水补入到极群安装区111内，在活塞118上设置有与电池槽11上固定设置的螺纹件71配合的螺纹杆72，利用螺纹杆72的旋转手动带动活塞118挤压，增强压力，螺纹杆72包括下部与活塞118固定连接的连接杆721及上部与旋钮73连接的套杆722，连接杆721插入在套杆722上，且连接杆721与套杆722之间抵触设置有弹性件723。

而在极群组2被重新挤压到位的过程中，与压板41连接的托环43，会托住连通头42上移，使得排液孔424与密封环401形成隔绝密封，并且在排液孔424与密封环401形成隔绝密封后，加液区112的蒸馏水的压力会挤压连通头42，使连通头42上移到位。

工作过程：

初始时，加液区112与补液区113内填充有蒸馏水，而补液区113内的活塞118的上方充入有加压的气体，用于对蒸馏水进行加压，在水平电池长久使用后，电池内部的极群组2内的活性物质会逐步脱落流失，在极群组2内的活性物质脱落流失后，极群组2的厚度后逐步减薄，在极群组2的厚度减薄后，压板41也随着极群组2的减薄向下降，在降到预设好的高度后，压板41会触动连通头42下移，使得连通头42连通极群安装区111与加液区112，加液区112内的蒸馏水就会受到活塞118上方压力的因素补充到极群安装区111内，而在蒸馏水补充的过程中，形成的水流会带动调节组件3中的螺纹件33进行旋转，通过螺纹件33的旋转，带动螺杆32向上抬升，进而使得调节板31上顶极群组2，使得极群组2从新被调节板31与压板41配合压紧，避免活性物脱落流失，同时，蒸馏水的补充，使得电解液蒸发的水分得到补充，保证了电解液的充分，在极群组2被重新挤压到位的过程中，与压板41连接的托环43，会托住连通头42上移，使得排液孔424与密封环401形成隔绝密封，并且在排液孔424与密封环401形成隔绝密封后，加液区112的蒸馏水的压力会挤压连通头42，使连通头42上移到位。

以上所述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 (10)

1.一种封闭式自平衡水平电池，包括电池壳组件（1）及水平堆叠于该电池壳组件（1）内部的极群组（2），所述电池壳组件（1）由密闭配合的电池槽（11）与电池盖（12）组成，其特征在于：

所述电池槽（11）划分为极群安装区（111）、加液区（112）及分设于加液区（112）两侧的补液区（113），所述极群安装区（111）内安装有调节组件（3），该调节组件（3）用于抬升所述极群组（2），所述极群安装区（111）与所述加液区（112）之间设置有分隔板（114），所述加液区（112）与补液区（113）内存储有蒸馏水，所述补液区（113）与所述加液区（112）连通设置；

所述电池槽（11）内安装有连通组件（4），该连通组件（4）用于连通所述加液区（112）与所述极群安装区（111），使得所述加液区（112）内存储的蒸馏水通过所述补液区（113）压力的挤压，进入到所述极群安装区（111）内，带动所述调节组件（3）运转。

2.根据权利要求1所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述极群安装区（111）内沿所述极群组（2）的设置方向设置有若干的导向板（115），该导向板（115）分设于所述极群安装区（111）的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述补液区（113）内沿竖直方向滑动设置有活塞（118），该活塞（118）的下方为蒸馏水，且该活塞（118）的上方为气体。

4.根据权利要求1所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述调节组件（3）包括：

调节板（31），所述调节板（31）水平设置于所述极群组（2）的正下方；

螺杆（32），所述螺杆（32）竖直安装与所述调节板（31）的正下方，其与所述调节板（31）连接；以及

螺纹件（33），所述螺纹件（33）套设于所述螺杆（32）上，其轴向限位设置，且其环向自由旋转。

5.根据权利要求4所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述分隔板（114）向下凹陷设置有供所述螺杆（32）插入的插槽（119），且所述分隔板（114）向上凸起设置有安装凸环（110），该安装凸环（110）与所述插槽（119）同轴设置。

6.根据权利要求5所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述螺纹件（33）包括：

旋转件（331），所述旋转件（331）同轴套设于所述安装凸环（110）上，且其底部设置有限位台阶（332）；

限位环（333），所述限位环（333）过盈套设配合于所述安装凸环（110）的顶部，其位于所述限位台阶（332）上，且其对所述旋转件（331）的轴向进行限位；以及

螺纹头（334），所述螺纹头（334）嵌设于所述旋转件（331）上。

7.根据权利要求6所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述旋转件（331）包括旋转环（3311）及若干的叶片（3312），所述旋转环（3311）与所述安装凸环（110）套设，所述叶片（3312）设置于所述旋转环（3311）的周向上。

8.根据权利要求4所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于：

所述分隔板（114）上设置有进液通道（40），所述螺纹件（33）安装于所述进液通道（40）上，所述进液通道（40）内注入的蒸馏水驱动所述螺纹件（33）旋转。

9.根据权利要求1所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于：

所述连通组件（4）包括位于所述极群组（2）正上方的压板（41）、滑动安装于所述分隔板（114）上的连通头（42）及位于所述加液区（112）内用于托住所述连通头（42）的托环（43），所述连通头（42）对称安装于所述极群组（2）宽度方向的两侧，所述托环（43）通过滑动设置于所述分隔板（114）上的连接柱（44）与所述压板（41）连接。

10.根据权利要求9所述的一种封闭式自平衡水平电池，其特征在于，所述连通头（42）安装于所述进液通道（40）的输入端处，其包括自上向下依次设置的顶杆（421）、进液筒（422）及限位凸环（423），所述进液筒（422）中空设置，其底部开口设置，且其侧壁上开设有排液孔（424），所述限位凸环（423）与所述分隔板（114）的下端面抵触限位配合，所述进液通道（40）上设置有用于密封所述排液孔（424）的密封环（401）。

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