CN113937370A - 一种自动补水型铅酸电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动补水型铅酸电池及其制备方法，包括在正极铅膏、负极铅膏中一个或两个加入补水颗粒，其由吸水材料吸水构成水凝胶的内核，内核外部通过分散剂、引发剂、蒸馏水以及酸性降解材料搅拌后包裹形成壳层，并可通过重复操作形成多层厚度不同的壳层；在铅酸电池硫酸电解液的酸性环境中，壳层缓慢降解，逐层破裂，使水凝胶内核暴露在电解液中，水凝胶中的水释放并渗透到电解液中，达到向电解液补水的目的；通过不同壳层厚度补水颗粒的设置，其壳层降解时间不同，从而持续自动向电解液补水；另一方面，补水颗粒中水凝胶和壳层的降解产物均为二氧化碳和水，不仅不会污染电解液，也能起到补水作用；从而大大延长了铅酸电池的循环使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸电池技术领域，尤其是一种自动补水型铅酸电池及其制备方法。
背景技术
铅酸电池在充放电或者放置过程中，会发生水的电解和自放电等副反应，使电解液中水的含量减少，硫酸电解液的浓度增加，进而加剧了板栅的腐蚀，缩短了电池的循环寿命；另一方面，由于失水电解液液面降低，导致有些隔板纸浸润不到酸液，极板与隔板之间不能很好的贴合，发生反应的时候电解液不能及时补充到电极附近导致电池容量衰减，最终因电解液干涸导致电池失效。另外，如果充电器的上限电压选得太高，充电时电解水反应速度较大，使生成的氧来不及复合，亦将引起电池失水。因此，如何解决电池失水的问题，成为了动力铅酸蓄电池亟待解决的问题。
现有技术中，主流的铅酸电池补水方案是顺着排气孔撬开铅酸蓄电池上方的盖板，然后打开橡胶帽，用吸管吸取配置好的电解液(蒸馏水和硫酸的混合液，例如500ml:0.5ml)并从排气孔缓慢均匀滴入，静置24h后，盖上橡胶帽。从而达到补充电解液水分、降低电解液浓度使其恢复正常浓度的目的。
但是，现有的补水方式操作繁琐，如果蒸馏水不小心加太满，会导致电解液从铅酸蓄电池上盖小孔中溢出，溢出的电解液是导电的，如果流到铅酸蓄电池的正、负极两极之间，会形成自放电回路，造成安全隐患。此外，添加蒸馏水的操作过程会发生异物从排气孔进入电池的情况，影响电池性能，还可能会造成安全隐患。并且，电解液如果忘了及时补充的话，可能会缩短铅酸蓄电池的使用寿命。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的自动补水型铅酸电池及其制备方法，从而通过铅膏中补水颗粒的增加，在铅酸电池使用过程中实现电解液中持续自动的补水，从而大大延长了铅酸电池的循环使用寿命。
本发明所采用的技术方案如下：
一种自动补水型铅酸电池，所述铅酸电池包括正极板、负极板、隔板和电解液，所述正极板包括正极板栅及涂覆于正极板栅上的正极铅膏，所述负极板包括负极板栅及涂覆于负极板栅上的负极铅膏，
正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；
所述补水颗粒为核壳结构，其由中部的水凝胶和外部包裹的壳层构成，所述壳层为酸性环境中自发降解的材料。
作为上述技术方案的进一步改进：
水凝胶包括水凝胶骨架以及填充在水凝胶骨架空隙中的水，水凝胶骨架的材质为淀粉类、甲壳素类、聚酯类、聚丙酰胺类高分子材料中的任意一种。
壳层的材料为PP、PS、PE、PVC中的任意一种。
一种自动补水型铅酸电池的制备方法，所述铅酸电池包括正极和负极，包括如下步骤：
由正极铅膏制备正极的正极板；
由负极铅膏制备负极的负极板；
正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；
所述补水颗粒的制备方式，包括如下步骤：
第一步：由吸水树脂充分吸水构成水凝胶；
第二步：在反应釜中加入分散剂、引发剂、蒸馏水、水凝胶、酸性降解材料单体，进行搅拌，从而在水凝胶外部包裹形成第一壳层，构成单层壳-核结构体；
第三步：将第二步中的单层壳-核结构体进行清洗，并分离获得沉淀，获得单层核壳颗粒；
第四步：重复第二步、第三步，在第一壳层外部继续包裹壳层，获得双层或双层以上的核壳颗粒；
所述补水颗粒为单层核壳颗粒或是双层、双层以上核壳颗粒。
作为上述技术方案的进一步改进：
第二步中，在反应釜中放入分散剂和引发剂，加入蒸馏水进行机械搅拌，再加入水凝胶，机械搅拌，最后加入酸性降解材料单体，在80～100℃条件下搅拌，在水凝胶外部包裹形成第一壳层。
加入蒸馏水后的机械搅拌时间为1～4h，加入水凝胶后的机械搅拌时间为30min～1h，加入酸性降解材料单体后的搅拌时间为2～4h。
所述水凝胶和酸性降解材料单体的质量份的比值为1：(1～10)。
所述补水颗粒在合膏时添加至正极铅膏和/或负极铅膏中；
在正极或负极铅膏中，补水颗粒和铅粉添加量的质量份的比值为(1-3)：(100-120)。
所述正极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得正极铅膏；
将正极铅膏涂在正极板栅上，得到正极湿极板；
将正极湿极板进行固化干燥，获得正极板。
所述负极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得负极铅膏；
将负极铅膏涂在负极板栅上，得到负极湿极板；
将负极湿极板进行固化干燥，获得负极板。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在正极铅膏、负极铅膏中一个或两个加入补水颗粒，在铅酸电池硫酸电解液的酸性环境中，补水颗粒的壳层缓慢降解，逐层破裂，使水凝胶内核暴露在电解液中，水凝胶中的水释放并渗透到电解液中，达到向电解液中补水的目的；通过不同补水颗粒的设置，其壳层降解时间不同，从而持续自动向电解液补水，进而大大延长了铅酸电池的循环使用寿命；
本发明还包括如下优点：
补水颗粒中水凝胶和壳层的降解产物均为二氧化碳和水，不仅不会污染电解液，也能起到向电解液补水的作用；
补水颗粒的内核为水凝胶，由于水凝胶具有交联网络结构，具有良好的保水能力，能够缓冲和分散压力，具有较高的机械强度，在其外部包裹一层或多层的壳层，并将其掺杂在铅膏中；当补水颗粒的壳层降解破裂后，水凝胶的内核暴露在硫酸电解液中，在酸性条件下，水凝胶的交联网络密度降低使得吸进去的水释放出来，从而达到自动补水的目的；
通过壳层厚度、层数的区别设置，或是壳层成分中分子量的区别来获得降解时间不同的补水颗粒，从而控制补水颗粒整体向电解液中补水时间，实现持续缓慢补水；
本发明适用于富液式铅酸蓄电池和阀控式铅酸蓄电池(即贫液式铅酸电池)，尤其适用于阀控式铅酸蓄电池。
附图说明
图1为本发明补水颗粒的结构示意图。
其中：1、第二壳层；2、第一壳层；3、水凝胶内核。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
本实施例的一种自动补水型铅酸电池，铅酸电池包括正极板、负极板、隔板和电解液，正极板包括正极板栅及涂覆于正极板栅上的正极铅膏，负极板包括负极板栅及涂覆于负极板栅上的负极铅膏，正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；补水颗粒为核壳结构，其由中部的水凝胶和外部包裹的壳层构成，壳层的材料为能够在酸性环境中自发降解的材料。
水凝胶包括水凝胶骨架以及填充在水凝胶骨架空隙中的水，水凝胶骨架的材质为淀粉类、甲壳素类、聚酯类、聚丙酰胺类高分子材料中的任意一种。
壳层的材料为PP、PS、PE、PVC中的任意一种。
本实施例的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，铅酸电池包括正极和负极，包括如下步骤：
由正极铅膏制备正极的正极板；
由负极铅膏制备负极的负极板；
正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；
补水颗粒的制备方式，包括如下步骤：
第一步：由吸水树脂充分吸水构成水凝胶；
第二步：在反应釜中加入分散剂、引发剂、蒸馏水、水凝胶、酸性降解材料单体，进行搅拌，从而在水凝胶外部包裹形成第一壳层，构成单层壳-核结构体；
第三步：将第二步中的单层壳-核结构体进行清洗，并分离获得沉淀，获得单层核壳颗粒；
可选的，第四步：重复第二步、第三步，在第一壳层外部继续包裹壳层，获得双层或双层以上的核壳颗粒；
补水颗粒为单层核壳颗粒或是双层、双层以上核壳颗粒。
本实施例中，可以根据需要进行第四步的操作。
如图1所示为双层核壳颗粒，其从内至外依次包括水凝胶内核3、第一壳层2和第二壳层1。
本实施例中，第二步中，在反应釜中放入分散剂和引发剂，加入蒸馏水进行机械搅拌，再加入水凝胶，机械搅拌，最后加入酸性降解材料单体，在80～100℃条件下搅拌，在水凝胶外部包裹形成第一壳层。
第三步中，使用水和乙醇进行离心清洗，分离得到沉淀。
本实施例中，加入蒸馏水后的机械搅拌时间为1～4h，加入水凝胶后的机械搅拌时间为30min～1h，加入酸性降解材料单体后的搅拌时间为2～4h。
在补水颗粒中，水凝胶和酸性降解材料单体的质量份的比值为1:(1-10)；单体份数越大，则构成的壳层厚度越大；此外，单体份数越大，则壳层材料的分子量越大，本实施例中壳层材料的分子量为200-2000。
本实施例中，吸水树脂为淀粉类、甲壳素类、聚酯类、聚丙酰胺类高分子材料中的一种，构成水凝胶的骨架；引发剂为AIBN、酰类过氧化物、氢过氧化物中的本实施例的或多种；分散剂为PVP、SPS中的一种或两种；酸性降解材料单体为PP、PS、PE、PVC单体中的一种或几种。
本实施例中，补水颗粒在合膏时添加至正极铅膏和/或负极铅膏中。
优选地，在正极或负极铅膏中，补水颗粒和铅粉添加量的质量份的比值为(1-3)：(100-120)。
具体的为：在正极铅膏中，按重量份计，包括以下组分：铅粉100-120份、补水颗粒1-3份、硫酸9-10份、正极添加剂5-7份、蒸馏水10-20份。其中，正极添加剂可以选用本领域常规的用作铅酸电池正极添加剂的材料，作为一种可选的组合，正极添加剂包括高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑的组合。其中，正极添加剂中各材料的比例可以根据需要调整。
在负极铅膏中，按重量份计，包括以下组分：铅粉100-120份、补水颗粒1-3份、硫酸9-10份、负极添加剂5-7份、蒸馏水10-20份。其中，负极添加剂可以选用本领域常规的用作铅酸电池负极添加剂的材料，作为一种可选的组合，负极添加剂包括硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素的组合。其中，负极添加剂中各材料的比例可以根据需要调整。
正极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得正极铅膏；
将正极铅膏涂在正极板栅上，得到正极湿极板；
将正极湿极板进行固化干燥，获得正极板。
负极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得负极铅膏；
将负极铅膏涂在负极板栅上，得到负极湿极板；
将负极湿极板进行固化干燥，获得负极板。
正极板、负极板在分片、包片、装配、化成、配组后得到成品铅酸电池。
通过在正极铅膏、负极铅膏中一个或两个加入补水颗粒，在铅酸电池硫酸电解液的酸性环境中，补水颗粒的壳层缓慢降解，逐层破裂，使水凝胶内核暴露在电解液中，水凝胶中的水释放并渗透到电解液中，达到向电解液中补水的目的；
通过壳层厚度、层数的区别设置，或是壳层成分中分子量的区别来获得降解时间不同的补水颗粒；通过不同补水颗粒的设置，其壳层降解时间不同，从而控制补水颗粒整体向电解液中补水时间，实现持续缓慢自动补水；
本实施例中，补水颗粒的降解时间不同，通过补水颗粒中壳层的厚度、层数、分子量、材料降解时间的不同，来设定壳层不同降解时间的补水颗粒；比如，外部第二壳层的降解时间为半年，内部第一壳层的降解时间为一年，则补水颗粒的壳层将在一年半降解，水凝胶内核的水将在一年半后释放。
壳层的厚度越大、层数越多、分子量越大，则降解时间越长。
补水颗粒的内核为水凝胶，由于水凝胶具有交联网络结构，具有良好的保水能力，能够缓冲和分散压力，具有较高的机械强度，在其外部包裹一层或多层的壳层，并将其掺杂在铅膏中；当补水颗粒的壳层降解破裂后，水凝胶的内核暴露在硫酸电解液中，在酸性条件下，水凝胶的交联网络密度降低使得吸进去的水释放出来，从而达到自动补水的目的；
补水颗粒中水凝胶和壳层的降解产物均为二氧化碳和水，不仅不会污染电解液，也能起到向电解液补水的作用。
实施例一：
在反应器中加入聚己内酯，加入蒸馏水，让聚己内酯充分吸水，变成果冻状的水凝胶；在另一个反应釜中放入PVP和AIBN，加入蒸馏水进行机械搅拌1h，加入水凝胶，机械搅拌30分钟后，再加入丙烯(PP)单体(按重量份计，加入的水凝胶与PP单体的质量份比为1:2)，在80℃条件下搅拌2h，将水凝胶内核包覆构成第一壳层；然后使用水和乙醇进行离心清洗，分离得到的沉淀，形成核壳材料，也就是补水颗粒；
按重量份计，将120份铅粉、1份补水颗粒、5份正极添加剂(高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑的混合物)加入到正极和膏机的铅斗中，加入15份蒸馏水进行湿混，然后再加10份硫酸进行酸混，将合膏结束的正极铅膏涂在正极板栅上，得到湿极板；
按重量份计，将120份铅粉、1份补水颗粒、5份负极添加剂(硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素的混合物)加入到负极和膏机的铅斗中，加入15份蒸馏水进行湿混，然后再加10份硫酸进行酸混，将合膏结束的负极铅膏涂在负极板栅上，得到湿极板；
最后将湿极板进行固化干燥、分片、包片、组装、装配、化成、配组得到48V20Ah电池成品。
实施例二：
在反应器中加入聚己内酯，加入蒸馏水，让聚己内酯充分吸水，变成果冻状的水凝胶；在另一个反应釜中放入PVP和AIBN，加入蒸馏水进行机械搅拌3h，加入水凝胶，机械搅拌30分钟后，再加入丙烯(PP)单体(按重量份计，加入的水凝胶与PP单体的质量份比为1:6)，在90℃条件下搅拌4h，将水凝胶内核包覆构成第一壳层；然后使用水和乙醇进行离心清洗，分离得到的沉淀，形成核壳材料，也就是补水颗粒；
按重量份计，将120份铅粉、3份补水颗粒、5份正极添加剂(高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑的混合物)加入到正极和膏机的铅斗中，加入15份蒸馏水进行湿混，然后再加10份硫酸进行酸混，将合膏结束的正极铅膏涂在正极板栅上，得到湿极板；
按重量份计，将120份铅粉、5份负极添加剂(硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素的混合物)加入到负极和膏机的铅斗中，加入15份蒸馏水进行湿混，然后再加10份硫酸进行酸混，将合膏结束的负极铅膏涂在负极板栅上，得到湿极板；
最后将湿极板进行固化干燥、分片、包片、组装、装配、化成、配组得到48V20Ah电池成品。
实施例三：
与实施例一相同，区别在于，补水颗粒的制备：
在反应器中加入聚己内酯，加入蒸馏水，让聚己内酯充分吸水，变成果冻状的水凝胶；在另一个反应釜中放入AIBN，加入蒸馏水进行机械搅拌1h，加入水凝胶，机械搅拌30分钟后，再加入丙烯(PP)单体，(按重量份计，加入的水凝胶与PP单体的质量份比为1:2)在100℃条件下搅拌2h，然后使用水和乙醇进行离心清洗，分离得到的沉淀，形成包覆有第一壳层的水凝胶；然后将该包覆有第一壳层的水凝胶放入已搅拌了1.5h的搅拌状态下的PVP和AIBN的水溶液中，机械搅拌1h后，再加入丙烯(PP)单体(PP单体的加入量为：使得最终补水颗粒中水凝胶与PP单体的质量份比为1:4)，在80℃条件下搅拌2h，将该包覆有第一壳层的水凝胶包覆构成第二壳层；然后使用水和乙醇进行离心清洗，分离得到的沉淀，形成核壳材料，也就是补水颗粒。
对比例：
与实施例一相同，区别在于，正极铅膏和负极铅膏中均不放置补水颗粒。
具体如下：
将铅粉、高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑加入到正极和膏机的铅斗中，加入水进行湿混，然后再加酸进行酸混，将合膏结束的正极铅膏涂在正极板栅上，得到湿极板；
同时将铅粉、硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素等加入到负极和膏机的铅斗中，加入水进行湿混，然后再加酸进行酸混，将合膏结束的负极铅膏涂在负极板栅上，得到湿极板；
最后将湿极板进行固化干燥、分片、包片、组装、装配、化成、配组得到48V20Ah电池成品。
性能对比：
将实施例一、实施例二、实施例三和对比例得到的蓄电池进行完全充电，在25℃±5℃的环境中以I2(A)电流放电至蓄电池组的端电压达10.5V，然后再进行完全充电，以上为一个循环寿命次数；当蓄电池组放电容量连续三次低于0.7C2时，认为蓄电池循环寿命终止；最后记录循环寿命次数。
实施例一中蓄电池的循环寿命次数为330次，实施例二中蓄电池的循环寿命次数为360次，实施例三中蓄电池的循环寿命次数为400次，对比例中蓄电池循环寿命次数为300次。说明，将补水颗粒添加至铅膏中对于铅酸电池循环寿命的提升作用很明显。
本发明适用于富液式铅酸蓄电池和阀控式铅酸蓄电池(即贫液式铅酸电池)，尤其适用于阀控式铅酸蓄电池，多数情况处于深充深放电状态或者快充状态。
本发明通过补水颗粒的设置，以及不同降解时间补水颗粒的设置，能够持续自动向电解液中补水，补充铅酸电池充放电或静置自放电过程失去的水，进而大大延长铅酸电池的循环使用寿命；并且补水颗粒在合膏时加入，对于电池的整个成型工艺影响不大，便于实现。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种自动补水型铅酸电池，所述铅酸电池包括正极板、负极板、隔板和电解液，所述正极板包括正极板栅及涂覆于正极板栅上的正极铅膏，所述负极板包括负极板栅及涂覆于负极板栅上的负极铅膏，其特征在于：
正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；
所述补水颗粒为核壳结构，其由中部的水凝胶和外部包裹的壳层构成，所述壳层为酸性环境中自发降解的材料。
2.根据权利要求1所述的一种自动补水型铅酸电池，其特征在于：水凝胶包括水凝胶骨架以及填充在水凝胶骨架空隙中的水，水凝胶骨架的材质为淀粉类、甲壳素类、聚酯类、聚丙酰胺类高分子材料中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种自动补水型铅酸电池，其特征在于：壳层的材料为PP、PS、PE、PVC中的任意一种。
4.一种自动补水型铅酸电池的制备方法，所述铅酸电池包括正极和负极，其特征在于：包括如下步骤：
由正极铅膏制备正极的正极板；
由负极铅膏制备负极的负极板；
正极铅膏和负极铅膏中的一个或者两个中含有补水颗粒；
所述补水颗粒的制备方式，包括如下步骤：
第一步：由吸水树脂充分吸水构成水凝胶；
第二步：在反应釜中加入分散剂、引发剂、蒸馏水、水凝胶、酸性降解材料单体，进行搅拌，从而在水凝胶外部包裹形成第一壳层，构成单层壳-核结构体；
第三步：将第二步中的单层壳-核结构体进行清洗，并分离获得沉淀，获得单层核壳颗粒；
第四步：重复第二步、第三步，在第一壳层外部继续包裹壳层，获得双层或双层以上的核壳颗粒；
所述补水颗粒为单层核壳颗粒或是双层、双层以上核壳颗粒。
5.如权利要求4所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：第二步中，在反应釜中放入分散剂和引发剂，加入蒸馏水进行机械搅拌，再加入水凝胶，机械搅拌，最后加入酸性降解材料单体，在80～100℃条件下搅拌，在水凝胶外部包裹形成第一壳层。
6.如权利要求5所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：加入蒸馏水后的机械搅拌时间为1～4h，加入水凝胶后的机械搅拌时间为30min～1h，加入酸性降解材料单体后的搅拌时间为2～4h。
7.如权利要求4所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述水凝胶和酸性降解材料单体的质量份的比值为1：(1～10)。
8.如权利要求4所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述补水颗粒在合膏时添加至正极铅膏和/或负极铅膏中；
在正极或负极铅膏中，补水颗粒和铅粉添加量的质量份的比值为(1-3)：(100-120)。
9.如权利要求4所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述正极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、高纯石墨、红丹、硫酸亚锡、三氧化二锑加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得正极铅膏；
将正极铅膏涂在正极板栅上，得到正极湿极板；
将正极湿极板进行固化干燥，获得正极板。
10.如权利要求4所述的一种自动补水型铅酸电池的制备方法，其特征在于：所述负极板的制备方式为：
将铅粉、补水颗粒、硫酸钡、活性炭、乙炔黑、高纯石墨、腐殖酸、短纤维、木素加入到和膏机中，加入水进行湿混；
继续加酸进行酸混，合膏完成，获得负极铅膏；
将负极铅膏涂在负极板栅上，得到负极湿极板；
将负极湿极板进行固化干燥，获得负极板。
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Citations (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN103700804A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-04-02 | 双登集团股份有限公司 | 阀控铅酸蓄电池自动补水方法 |
| CN105185948A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-23 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水库的方法 |
| CN106785117A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 安徽国威电动车制造有限公司 | 一种电动车铅酸电池补水方法 |
| CN106928908A (zh) * | 2017-02-19 | 2017-07-07 | 广州市芯检康生物科技有限公司 | 一种新型的气凝胶多功能材料及其制备方法 |
| CN107240668A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-10-10 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池 |
| CN108475777A (zh) * | 2015-10-15 | 2018-08-31 | 艾纳G2技术公司 | 用于改善铅酸电池性能的低放气碳材料 |
| CN110707357A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种核壳结构的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 |
| CN111933940A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-13 | 四川大学 | 一种锂电池复合电极极片及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-10-18 CN CN202111209551.5A patent/CN113937370B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103700804A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-04-02 | 双登集团股份有限公司 | 阀控铅酸蓄电池自动补水方法 |
| CN105185948A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-23 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 一种具有自动补水功能的铅酸蓄电池及安装铅酸蓄电池补水库的方法 |
| CN108475777A (zh) * | 2015-10-15 | 2018-08-31 | 艾纳G2技术公司 | 用于改善铅酸电池性能的低放气碳材料 |
| CN106785117A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 安徽国威电动车制造有限公司 | 一种电动车铅酸电池补水方法 |
| CN106928908A (zh) * | 2017-02-19 | 2017-07-07 | 广州市芯检康生物科技有限公司 | 一种新型的气凝胶多功能材料及其制备方法 |
| CN107240668A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-10-10 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 铅酸蓄电池的防腐蚀装置和方法及使用该装置的铅酸蓄电池 |
| CN110707357A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-17 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种核壳结构的凝胶聚合物电解质及其制备方法和应用 |
| CN111933940A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-13 | 四川大学 | 一种锂电池复合电极极片及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
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