CN114050327B - 一种高压快递专用铅蓄电池及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，克服现有技术中铅蓄电池存在的使用寿命短、比能量小、充电时间长的问题，包括步骤：制备电池壳体，注塑前在电池壳体上预埋导通两单格电池的极柱钉；制备正极极板和负极极板；将电池壳体、正极极板、负极极板与AGM隔板、AGM隔膜纸组装成单品电池；将若干单品电池组装制成成品电池。还提供了一种高压快递专用铅蓄电池。电池使用寿命长，充电时间短，比能量大，减小了由电动车电池自身重量耗能，从而提升电动车的整体性能。

Description

一种高压快递专用铅蓄电池及其制作方法

技术领域

本发明涉及铅蓄电池制备技术领域，特别涉及了一种高压快递专用铅蓄电池及其制作方法。

背景技术

铅酸电池是目前使用范围最广泛的电池之一，其发展从19世纪至今已历时150余年，且其应用领域非常广泛。近些年，电动车凭其较好的代步性能、较低的存放场地要求和出色的价格优势在我国迅猛发展。而目前快递电动车等市内电动交通用车90%使用传统工艺生产的铅酸电池。铅蓄电池属于可逆直流电源，可将化学能转变为电能，同时也可将电能转变为化学能。目前的铅蓄电池主要由电解液、槽盖以及极群组成，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。但传统使用传统工艺生产的铅酸电池存在着以下缺点：1）使用寿命短，仅300次左右；2）比能量小，在35Wh/Kg左右；3）充电时间长，在6小时以上。

中国专利局2019年1月25日公开了一种名称为一种长寿命铅蓄电池及其制备方法的发明，其授权公告号为CN109273716B。该发明中铅蓄电池的制备方法包括：正极板的铅膏分两部分完成，分别制备出含有硫酸亚锡、三氧化二锑和3BS的第一铅膏以及含有4BS的第二铅膏，再进行夹层式的涂膏操作，先在里层涂覆第一铅膏，再在表层涂覆第二铅膏，获得生极板；经中温固化后制得正极板，组装电池后内化成，内化成初始采用较大的电流密度进行充电，制得所述的长寿命铅蓄电池。本发明采用夹层式涂膏，使得生极板的表层具有高含量的4BS，缓解表层硫酸盐化的速度，再结合大电流化成工艺，提高表层的α-PbO2的含量，在电池循环的过程中极板表层软化的速度减慢，提高电池的循环寿命。但该发明对于电池比能量和充电时间没有明显改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中铅蓄电池存在的使用寿命短、比能量小、充电时间长的问题，提供了一种高压快递专用铅蓄电池及其制作方法，电池使用寿命长，充电时间短，比能量大，减小了由电动车电池自身重量耗能，从而提升电动车的整体性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，包括以下步骤：

S1：制备电池壳体，注塑前在电池壳体上预埋导通两单格电池的极柱钉；

S2：制备正极极板和负极极板；

S3：将电池壳体、正极极板、负极极板与AGM隔板、AGM隔膜纸组装成单品电池；

S4：将若干单品电池组装制成成品电池。

制作过程中其他制作电池的必需步骤都与现有技术中制备电池的常规步骤一致，如对制备好的极板进行浸酸、清洁、固化干燥。本发明中并没有特别指出。

所述的步骤S2进一步包括：

S2.1：制备正极活性物质和负极活性物质；

S2.2：制作正极极板板栅和负极极板板栅，板栅制作时在板栅四周预留相应的极柱钉焊接孔用于与极柱钉对应焊接；

S2.3：将正极活性物质涂布在正极极板板栅上，将负极活性物质涂布在负极极板板栅上。

正极活性物质和负极活性物质及其制备方法都是现有技术，如正极活性物质包括：铅粉和红丹粉；负极活性物质包括：巴顿铅粉、挪威木素、2-萘磺酸钠、超细硫酸钡、卡博特碳黑、β-萘酚和丙纶短纤维。极板板栅上的极柱钉焊接孔应与电池壳体上的极柱钉数量、位置一一对应。

所述的步骤S3进一步包括：

S3.1：组装正极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上正极极板进行焊接；

S3.2：组装负极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上负极极板进行焊接；

S3.3：组装单格电池：在正极边板上安装AGM隔板，再在AGM隔板压上负极边板进行焊接得到极板，将极板安装在电池壳体内部进行组装。

每个单格电池由一个正极极板和一个负极极板组成电极，由两层0.3厚度的AGM纸与AGM隔板作为第三极，储存电解质。本发明电池组是由任意几只并联组成，整体电压完全由单只电压决定，可以任意做成偶数2的倍数电压作为输出电压。通过本发明制备得到的电池使用寿命冲击1000次直逼锂电池，充电时间20分钟充电90%，满足快充需求，比能量达到50Wh/Kg，减小了由电动车电池自身重量耗能，从而提升电动车的整体性能。

所述的步骤S4具体表示为：将单格电池组装成电池集群，并将电池集群安装在蓄电池外壳内，灌入电解液，经化成充电后形成成品电池，根据需要将任意数量的成品电池并联组成电池组。电池的化成方法是一种现有技术。

一种高压快递专用铅蓄电池，包括：蓄电池外壳和安装在蓄电池外壳内的电池组，所述电池组包括若干个可以任意拆分的单格电池，所述的单格电池包括电池壳体以及安装在电池壳体上的极柱钉，单格电池之间通过穿透电池壳体壁的极柱钉完成串联连接导通，所述电池壳体内安装有极板，所述极板由一片正极极板和一片负极极板组成，所述正极极板与电池壳体之间、负极极板与电池壳体之间分别设有一层AGM隔膜纸。

本发明通过在电池壳体上设置能够导通相临两单格的若干极柱钉，形成结构是每单格由正负两片极板组成，单格与单格是由相临电池壳上预埋极柱钉组成串联结构，在组装焊接时极柱钉与极板电子导通，确保以最短的距离连接相临两单格。主要是提供了一种铅蓄电池的制作工艺与整体组合模式，不同于传统电池的3只、4只或5只串联方式得到输出电压36V、48V、60V的固定模式，本发明电池组可以由任意几只电池并联组成，整体电压完全由单只电池电压决定，可以任意做成偶数2的倍数电压作为输出电压。以电功率公式：P=UI，电压的增加会在使用时电流减小，等同于放电时间加长而增加续航里程。本发明电池组合模式可以在现有传统工作电压的基础上任意加2V、4V或更多，从而增加电动车的启动爆发力和续航里程。AGM隔膜纸防止板栅上活性物质的脱落，保护了极板，增强了正极活性物质强度，减少负极收缩，提高活性物质的导电性，增强充电效率，延长了电池使用寿命。

作为优选，所述极板的板栅为矩形结构。极板就是由板栅和板栅上附着的活性物质构成。

作为优选，所述极板的板栅框架边沿设计有极柱钉焊接孔作为导电极耳。极板板栅制作时四周预留相应的孔与极柱钉对应焊接。

作为优选，所述的导电极耳均匀分布在板栅的矩形边框外沿，可以四边分布、三个边分布或者两边分布。极柱孔分布四周使充放电的电流分布均匀，提升大电流充放电性能。

作为优选，所述的正极极板和负极极板之间还设有AGM隔板作为第三极，储存电解质。AGM隔板即为吸附式玻璃纤维隔板，使电池装配紧密，缩小电池体积；防止极板变形，弯曲和活性物质脱落；在极板间的多孔性隔板中贮存必要数量的电解液，以保证较高的导电性和电池反应的要求；阻止一些对电极有害的物质通过隔进行迁移和扩散，降低了蓄电池在使用过程中因极板掉膏导致正负极铅膏接触而造成电池短路的风险，增加了电池的使用寿命。

作为优选，所述的电池壳体由注塑高分子材料制作。确定单格间不串气，隔断电解质中离子联系。

因此，本发明具有如下有益效果：1、通过对材料、结构、电池的整体性能重新调整设计，增长了使用寿命，加快了充电时间，增大了比能量，减小了由电动车电池自身重量耗能，从而提升电动车的整体性能；2、电池组合模式可以在现有传统工作电压的基础上任意加2V、4V或更多，使用时放电电流因而会减小，从而增加电动车的启动爆发力和续航里程；3、适应当前快递投送专用、市内物流、快餐外卖行业对电动车电池快速充电和电池使用长寿命的需求；4、所述电池串联方式导电路径短，明显降低了内部欧姆电阻，极柱钉分布四周使充放电的电流分布均匀，提升大电流充放电性能。

附图说明

图1是本发明的电池的剖视图；

图2是本发明电池组的放大示意图；

图3是本发明的正极边板结构示意图；

图4是本发明电池壳体的结构示意图；

图5是本发明板栅的结构示意图；

图6是本发明制作方法流程图；

图中：1、蓄电池外壳；2、蓄电池端盖；3、电池壳体；4、极柱钉；5、正极极板；6、极柱钉焊接孔；7、AGM隔膜纸；8、AGM隔板；9、负极极板；10、板栅。

实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本实施例为一种高压快递专用铅蓄电池，如图1所示，每个电池包括蓄电池外壳1和安装在蓄电池外壳上的蓄电池端盖2，所述蓄电池外壳内部设有电池集群，所述电池集群包括若干个单格电池，电池组放大示意图如图2所示。本发明是由任意几只电池并联组成的电池组。

单格电池包括电池壳体3，电池壳体由注塑高分子材料制作，确定单格电池间不串气，隔断电解质中离子联系；所述电池壳体内安装有极板，所述极板由一片正极极板和一片负极极板组成，正极极板与电池壳体之间、负极极板与电池壳体之间分别设有一层AGM隔膜纸7，正极极板5和负极极板9之间还设有AGM隔板8作为第三极，储存电解质。以正极边板为例，其结构如图3所示。整个单格电池组装时，首先在电池壳体上铺设一层0.3mmAGM隔膜纸，然后压上正极极板进行焊接，并在正极极板上安装AGM隔板，接着在AGM隔板上安装负极极板，在负极极板上铺设一层0.3mmAGM隔膜纸，然后盖上另一半电池壳体，组装成单格电池整体。

所述电池壳体在制作期间，注塑过程中嵌入式预埋有与极柱钉焊接孔6对应数量的极柱钉4，如图4所示。单格电池之间通过穿透电池壳体壁的极柱钉完成串联连接导通，单格电池之间可以任意拆分。极板板栅的制作形状为矩形结构，正负极板栅框架边沿设计有与极柱钉焊接孔作为导电极耳。导电极耳均匀分布在矩形边框外沿，可以四边分布、三个边分布或者两边分布，如图5所示，以正极极板为例，板栅10的矩形边框外沿四边均匀分布有极柱钉焊接孔。

本发明通过在电池壳体上设置能够导通相临两单格的若干极柱钉，极板板栅制作时四周预留相应的极柱钉焊接孔与极柱钉对应焊接，形成单格电池，每单格由正负两片极板组成，单格与单格是由相临电池壳上预埋极柱钉串联结构。主要是提供了一种铅蓄电池的制作工艺与整体组合模式，不同于传统电池的3只、4只或5只串联方式得到输出电压36V、48V、60V的固定模式，本发明电池组可以由任意几只单格电池串联组成，整体电压完全由单只电压决定，可以任意做成偶数2的倍数电压作为输出电压。如一组四只的电池组，可以车载使用两只，然后余下两只放在固定位置充电，或余下三只充电，都不影响起动和行驶。电池组的多少只影响续航里程。以电功率公式：P=UI，电压的增加会在使用时电流减小，等同于放电时间加长而增加续航里程。本发明电池组合模式可以在现有传统工作电压的基础上任意加2V、4V或更多，从而增加电动车的启动爆发力和续航里程。

本实施例为一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，如图6所示，包括以下步骤：

S1：制备电池壳体，注塑前在电池壳体上预埋导通两单格电池的极柱钉

电池壳体采用注塑高分子材料制作，确定单格电池间不串气，隔断电解质中离子联系。注塑前预埋导电极柱，在组装焊接时与极板电子导通，确保以最短的距离连接相临两单格电池。

S2：制备正极极板和负极极板

制备正极活性物质和负极活性物质，制作正极极板板栅和负极极板板栅，板栅制作时在板栅四周预留相应的极柱钉焊接孔用于与极柱钉对应焊接，将正极活性物质涂布在正极极板板栅上，将负极活性物质涂布在负极极板板栅上。极板板栅上的极柱钉焊接孔应与电池壳体上的极柱钉数量、位置一一对应。

S3：将电池壳体、正极极板、负极极板与AGM隔板、AGM隔膜纸组装成单品电池

组装正极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上正极极板进行焊接；组装负极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上负极极板进行焊接；组装单格电池：在正极边板上安装AGM隔板，再在AGM隔板压上负极边板进行焊接得到极板，将极板安装在电池壳体内部进行组装。每个单格电池由一个正极极板和一个负极极板组成电极，由两层0.3厚度的AGM纸与AGM隔板作为第三极，储存电解质。

S4：将若干单品电池组装制成成品电池

将单格电池组装成电池集群，并将电池集群安装在蓄电池外壳内，灌入电解液，经化成充电后形成成品电池，对电池进行充放电检验，确定为合格品。使用时，根据需要将任意数量的成品电池并联组成电池组。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备电池壳体，注塑前在电池壳体上预埋导通两单格电池的极柱钉，所述极柱钉分布在电池壳体四周；

S2：制备正极极板和负极极板，极板板栅制作时在板栅四周预留相应的极柱钉焊接孔用于与极柱钉对应焊接；

S3：将电池壳体、正极极板、负极极板与AGM隔板、AGM隔膜纸组装成单格电池；

S4：将若干单格电池组装制成成品电池，所述单格电池之间能够任意拆分。

2.根据权利要求1所述的一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，其特征在于，所述的步骤S2进一步包括：

S2.1：制备正极活性物质和负极活性物质；

S2.2：制作正极极板板栅和负极极板板栅；

S2.3：将正极活性物质涂布在正极极板板栅上，将负极活性物质涂布在负极极板板栅上。

3.根据权利要求1所述的一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，其特征在于，所述的步骤S3进一步包括：

S3.1：组装正极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上正极极板进行焊接；

S3.2：组装负极边板：铺设一层AGM隔膜纸，再压上负极极板进行焊接；

S3.3：组装单格电池：在正极边板上安装AGM隔板，再在AGM隔板压上负极边板进行焊接得到极板，将极板安装在电池壳体内部进行组装。

4.根据权利要求1所述的一种高压快递专用铅蓄电池制作方法，其特征在于，所述的步骤S4具体表示为：将单格电池组装成电池集群，并将电池集群安装在蓄电池外壳内，灌入电解液，经化成充电后形成成品电池，根据需要将任意数量的成品电池并联组成电池组。

5.一种高压快递专用铅蓄电池，采用权利要求1-4中任意一项权利要求所述的铅蓄电池制作方法得到，其特征在于，包括：蓄电池外壳和安装在蓄电池外壳内的电池组，所述电池组包括若干个能够任意拆分的单格电池，所述的单格电池包括电池壳体以及安装在电池壳体上的极柱钉，单格电池之间通过穿透电池壳体壁的极柱钉完成串联连接导通，所述电池壳体内安装有极板，所述极板由一片正极极板和一片负极极板组成，所述正极极板与电池壳体之间、负极极板与电池壳体之间分别设有一层AGM隔膜纸。

6.根据权利要求5所述的一种高压快递专用铅蓄电池，其特征在于，所述极板的板栅为矩形结构。

7.根据权利要求5或6所述的一种高压快递专用铅蓄电池，其特征在于，所述极板的板栅框架边沿设计有极柱钉焊接孔作为导电极耳。

8.根据权利要求7所述的一种高压快递专用铅蓄电池，其特征在于，所述的导电极耳均匀分布在板栅的矩形边框外沿，为四边分布、三个边分布或者两边分布。

9.根据权利要求8所述的一种高压快递专用铅蓄电池，其特征在于，所述的正极极板和负极极板之间还设有AGM隔板作为第三极，储存电解质。

10.根据权利要求9所述的一种高压快递专用铅蓄电池，其特征在于，所述的电池壳体由注塑高分子材料制作。