CN1312794C - 水平式双极型铅酸蓄电池及其双极板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平式双极型铅酸蓄电池及其双极板。本发明的双极板采用在塑料板上穿编包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线代替钛板或不锈钢板作为双极板的导电芯板，降低了制造成本、提高了化学稳定性。采用上述双极板的本发明的水平式双极型铅酸蓄电池在双极板的四周边框外侧设置弹性密封环实现单元电池的弹性密封以及上下端板的复合导线与接线端子直接电连接等措施，解决了采用双极板的弹性边框滑动密封和上下端板导电回路采用刚性接触的导电方式的不可靠性等问题。本发明成本较低、重量较轻、性能稳定且容易装配，尤其适合于作为电动车辆的动力电池。

Description

水平式双极型铅酸蓄电池及其双极板

技术领域

本发明涉及一种电动车辆用动力型铅酸蓄电池及其双极板，特别是涉及一种用于电动自行车、电动摩托车、电动高尔夫球车以及工业用电动平板车、电动铲车和电动叉车等运输设备的动力电池。

背景技术

蓄电池是电动车辆必备的储能附件，按照它所采用的电解液的性质主要分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。碱性蓄电池的电解液采用氢氧化钠、氢氧化钾等碱性水溶液，按其正、负极板的材质不同又分为铁镍、镉镍和镍氢等碱性电池；碱性电池虽然重量较轻、体积较小(即比容量和比能量较高)、工作电压稳定，但其内阻较大、电动势小、成本和造价较高，所以一般用作中、小容量蓄电池。近年来，出现了动力型镍氢碱性蓄电池，据称其使用寿命可达两年左右，相同容量时重量仅为铅酸蓄电池的1/2-2/5，但其电性能尚不稳定，制造成本是铅酸蓄电池的3至4倍。锂离子电池重量最轻，体积最小，但目前容量较小，价格较贵，只能用于手机和电脑等耗能较小的设备，动力型锂离子电池尚处于研制阶段。

铅酸蓄电池的应用范围较广，铅酸蓄电池采用涂有电化学致成的二氧化铅和绒状铅分别作为极板的正、负极活性材料和用浓度为27％至42％的硫酸水溶液作为电解液。铅酸蓄电池适用的环境温度较宽、工作电流范围较大、储存性能较好(尤其是干式荷电储存)，并且可以根据电解液密度的变化来检查电池的荷电状态；它还具有化学能和电能转换效率较高、工作电压稳定以及比功率高等优点。但铅酸电池存在重量重(即比容量和比能量较低)、深放电时循环次数少和充电时间长等不足，此外电池废弃后有可能给环境造成二次污染。

铅酸电池按其极板的放置形式有立式和水平式两种，传统的铅酸蓄电池都为立式。国外研制成功的水平式蓄电池是将正、负极板及玻纤隔膜水平卧放，这可解决立式蓄电池中电解液上下分层的问题，电性能明显改善。国外还曾研发出一种水平式双极型铅酸蓄电池，其核心部件是采用双极型极板，也称双极板，即在极板的上下端面分别涂有正极活性材料和负极活性材料，也就是一块极板具有正负两个极面。

美国专利USP 5,916,709公开了一种技术解决方案，该专利所采用的双极板具有一种“杯形”的可导电芯板(如钛板、不锈钢板等)，在芯板的边框部分粘结固定着弹性的、可以相互密封的“唇形”边框，在芯板的平面部分的上方设有正极活性材料层，下方设有负极活性材料层，从而构成双极型极板；最上面的一块所谓上端极板和最下面的一块所谓下端极板为单极性极板，其芯板结构与双极板完全一样，所不同的是，上端极板只有下方设有负极活性材料层，下端极板只有上方设有正极活性材料层。将下端极板、多块双极板和上端极板自下而上地依次装入蓄电池盒体内，每块极板的四周弹性边框的“外唇面”与位于其下面的一块极板的边框的“内唇面”相互密封。每一块相邻极板的正、负活性材料层之间设置吸有电解液的玻璃纤维隔膜层，这样每一个正、负活性材料层和它们之间的玻纤隔膜层就组成了一个单元电池，产生2伏的标称电压。

这种水平式双极型铅酸电池的特点是重量较轻(比容量和比能量均比传统立式铅酸蓄电池高20-25％)，循环使用寿命比传统立式铅酸蓄电池长40-50％，适合快速充电(2-3小时即可充入85％左右电量，而立式单极型铅酸蓄电池则需6至8小时才能充入85％左右的电量)，因而电性能较好，但成本增加30-50％，因其双极板的导电芯板所采用的耐酸金属材料如钛板等价格昂贵，制造成本较高，而且在正极高电位酸性环境下的化学稳定性差；上下端板导电回路采用刚性接触的导电方式以及依靠弹性边框的“唇面”相互接触的密封方式也不可靠。

发明内容

本发明的目的是提供一种重量较轻、成本较低、可靠性和稳定性较高及密封效果较好的水平式双极型铅酸蓄电池以及用于这种铅酸蓄电池的双极板。

实现本发明的目的中的提供一种用于水平式双极型铅酸蓄电池的双极板的技术方案是：本双极板具有基板和复合导线；基板为塑料一体件，基板具有中央水平部和四周边框，基板的中央水平部具有纵横错列的从上下方向贯穿其板体的穿线孔；复合导线依次从上述各穿线孔穿过而穿编在基板的中央水平部，复合导线为包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线，复合导线与各相应的穿线孔的孔壁密闭连接；穿线后基板的中央水平部的上方和下方分别设有极性相反的活性材料层。

上述基板的中央水平部具有水平部主体和位于水平部主体上方的突台体，各穿线孔相应由下孔段和上孔段组成，各穿线孔的下孔段位于水平部主体中，各穿线孔的上孔段位于各相应的突台体中；基板的中央水平部上的各穿线孔按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔。所述复合导线穿编在基板的中央水平部的第一种方法是：第一根复合导线从上至下穿过基板的中央水平部的第一排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，再从上至下穿过第一排穿线孔的3号穿线孔，依次对第一排的其余穿线孔进行穿编直至穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，再穿过第二排穿线孔的最右方的穿线孔，再按从右向左的次序依次穿编至第二排穿线孔的1号穿线孔，最后使第一根复合导线的首尾两端分别固定在中央水平部的相应端面上；按此方法将第二根复合导线穿编在基板的中央水平部的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线的穿编方法依此类推。所述复合导线穿编在基板的中央水平部的第二种方法是：第一根复合导线从上至下穿过基板的中央水平部的第二排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的1号穿线孔，再从上至下穿过第二排穿线孔的2号穿线孔，再从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，如此穿编，直到穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，最后使第一根复合导线的首尾两端分别固定在中央水平部的相应端面上；按此方法将第二根复合导线穿编在基板的中央水平部的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线的穿编方法依此类推。

上述基板的中央水平部的基本形状为平板状；基板的中央水平部上的各穿线孔按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔，所述复合导线用下述方法穿编在基板的中央水平部：基板的中央水平部的下端面在每排穿线孔的下部均具有一根作为底线的复合导线，而第一根复合导线从上至下穿过基板的中央水平部的第一排穿线孔的1号穿线孔，绕过作为底线的复合导线后从下至上由同一个穿线孔穿出，然后从上至下穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，绕过作为底线的复合导线后再从下至上由同一个穿线孔穿出，如此穿编，直到依次到从上至下穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔后绕过作为底线的复合导线后再从下至上由同一个穿线孔穿出，最后使第一根复合导线的首尾两端分别固定在中央水平部的相应端面上；按此方法将第二根复合导线以及相应的穿编在基板的中央水平部的第二排穿线孔上；其他复合导线的穿编方法依此类推。这种穿编方法中，基板上的穿线孔可以在注塑时预先设置，也可以在穿编时，由工业缝纫机的机针扎出。

上述基板是AS塑料板、ABS塑料板或PP塑料板；复合导线与各相应的穿线孔的孔壁采用胶粘剂密闭，使基板不渗透电解液；所述极性相反的活性材料层分别为正极活性材料层和负极活性材料层，正极活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的正铅膏固化后并电化学致成的多孔二氧化铅层，负极活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的负铅膏固化后并电化学致成的绒状铅层。基板的四周边框的纵截面形状为阶梯形或者四周边框的纵截面下部具有一个开口向外的凹槽。

实现本发明的目的中的提供一种水平式双极型铅酸蓄电池的技术方案是：本铅酸蓄电池具有容器、极板组、玻纤隔膜层、第一外接端子、第二外接端子、压紧装置和单向阀；极板组包括一块上端极板、一块下端极板和若干块双极板，根据电池标称电压6伏至100伏，双极板的数量为2块至49块；各双极板具有位于其上下两方中的一方的正极活性材料层和另一方的负极活性材料层，下端极板具有位于其上方的活性材料层，上端极板具有位于其下方的活性材料层，下端极板的活性材料层的极性和上端极板的活性材料层的极性相反；下端极板、各双极板和上端极板从下至上依次水平设置，相邻的极板按它们所相对的活性材料层为相反极性的活性材料层的方式设置；各玻纤隔膜层设置在相应的一个正极活性材料层和一个负极活性材料层之间而隔开正极活性材料层和负极活性材料层并吸有电解液；一个正极活性材料层、一个负极活性材料层和它们之间吸有电解液的玻纤隔膜层构成一个单元电池，并产生2伏的标称电压；压紧装置设置在容器中，单向阀设置在容器顶板上；其结构特点是：还具有弹性密封环；上端极板、下端极板和各双极板还均具有基板和复合导线；基板为塑料一体件，基板具有中央水平部和四周边框，基板的中央水平部具有纵横错列的从上下方向贯穿板体的穿线孔；复合导线依次从上述各穿线孔穿过而穿编在基板的中央水平部，复合导线为包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线，复合导线与各相应的穿线孔的孔壁密闭连接；下端极板由各复合导线尾端合股成导电线排与第一外接端子电连接，上端极板由各复合导线尾端合股成导电线排与第二外接端子电连接；双极板的正极活性材料层设在经穿线后的基板的中央水平部的上下两方中的一方，负极活性材料层设在另一方；下端极板的活性材料层设在经穿线后的基板的中央水平部的上方，上端极板的活性材料层设在经穿线后的基板的中央水平部的下方，且上端极板活性材料层的极性与下端极板活性材料层的极性相反；各弹性密封环位于相应的基板的四周边框的外侧且与位于其下方的基板的四周边框的朝内的由下至上向外倾斜的各板面相接触，在压紧装置的作用下，相邻的基板的四周边框之间通过弹性密封环密闭弹性接触。

上述基板的四周边框的一种结构是：其下部可设有一个四周贯通的开口向外的凹槽，弹性密封环设置在凹槽内，弹性密封环是由耐酸橡胶构成，其截面形状为实心“O”形、空心“O”形或空心“θ”形。

上述基板的四周边框的另一种结构是：其纵截面形状为阶梯型，叠放后位于上方的极板的基板的四周边框与位于其下方的一块极板的基板的四周边框形成一个密封口，弹性密封环设置在密封口内，弹性密封环是由耐酸橡胶构成，其截面形状为实心“O”形、空心“O”形或空心“θ”形。

上述容器具有槽体和槽盖，槽体具有向上的开口，槽盖设有位于其下方的弹性扣爪，槽体的侧板的相应位置具有扣接座，槽盖通过其弹性扣爪扣在槽体的扣接座上；上端极板的上方设有上方绝缘隔离层，压紧装置设置在槽盖和上方绝缘隔离层之间，下端极板的下方设有下方绝缘隔离层，在压紧装置的作用下，下端极板通过下方绝缘隔离层与槽体底部接触，上述上方绝缘隔离层和下方绝缘隔离层的材料为玻纤隔膜或玻璃微珠；所述压紧装置为AS塑料板或者涂塑钢板构成的板式弹簧；单向阀设置在槽盖上。

本发明铅酸蓄电池的双极板、上端极板和下端极板中的基板的结构可采用与前述本发明双极板技术方案中的基板的相同的结构和材质；本发明铅酸蓄电池的复合导线在双极板、上端极板和下端极板的基板上的穿编方式采用本发明双极板技术方案中复合导线的穿编方式。本发明铅酸蓄电池的双极板、上端极板和下端极板中的复合导线与基板的各相应的穿线孔的孔壁采用胶粘剂密闭，使基板不渗透电解液；双极板的所述极性相反的活性材料层分别为正极活性材料层和负极活性材料层，正极活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的正铅膏固化后并电化学致成的多孔二氧化铅层，负极活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的负铅膏固化后并电化学致成的绒状铅层；上端极板的基板的下表面的活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的相应极性的铅膏固化后并电化学致成的活性材料层，下端极板的基板的上表面的活性材料层是使涂敷在经穿编复合导线后的基板的中央水平部上的相应极性的铅膏固化后并电化学致成的活性材料层。

本发明具有积极的效果：(1)由于本发明的双极板采用在塑料板上穿编包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线代替钛钢板作为双极板的导电芯板，从而降低了制造成本，提高了化学稳定性，并减轻了双极板的重量。(2)本发明的铅酸蓄电池在双极板的四周边框的外侧设置弹性密封环，实现了上下极板之间的密封弹性接触，解决了采用上下两块双极板的弹性边框的“唇面”相互密封的不可靠性问题。压紧装置采用AS塑料板或者涂塑钢板构成的板式弹簧的措施有利于各单元电池内正负极面与玻纤隔膜之间保持稳定的压紧力。(3)上下端板的复合导线与接线端子直接电连接的措施，解决了上下端板导电回路采用刚性接触的导电方式的不可靠性问题。(4)本发明的铅酸蓄电池在槽盖设置弹性扣爪，在槽体侧板上设置扣接座，可使两者相扣接而使蓄电池的装配牢固而方便。(5)本发明的铅酸蓄电池及其双极板成本较低、重量较轻、性能稳定，且装配容易，从而性能价格比较高。

附图说明

图1为本发明双极板的一种结构示意图，图中还对双极板与上端极板相互关系进行了示意。

图2为图1中双极板的基板的一种结构示意图。

图3为本发明双极板上复合导线的第一种穿编方式示意图。

图4为本发明双极板的另一种结构示意图，图中还对双极板与上端极板相互关系进行了示意。

图5为本发明双极板上复合导线的第二种穿编方式示意图。

图6为本发明双极板上复合导线的第三种穿编方式示意图。

图7为图6的A-A剖面图。

图8为本发明铅酸蓄电池的一种结构示意图。

图9为图8的A部放大图。

图10为本发明铅酸蓄电池的密封环的一种结构示意图。

图11为本发明铅酸蓄电池的密封环的另一种结构示意图。

图12为本发明的板式弹簧的结构示意图。

图13为图12的俯视示意图。

具体实施方式

(实施例1，双极板)

见图1，本实施例的双极板2具有基板21、复合导线22、正极活性材料层23和负极活性材料层24。

见图2并参见图3，基板21是由不渗透电解液的耐酸AS塑料粒料注塑而成的一体件，基板21的板厚a为1毫米(其他实施例中板厚可在0.5毫米至3毫米的范围内选择)，基板21具有中央水平部212和四周边框211，四周边框211朝内的向外倾斜的板面与中央水平部212形成的角度α为110度(其他实施例中角度α可在95度至120度范围内选择)。基板21的中央水平部212具有纵横错列的从下至上贯穿板体的穿线孔212-2且穿线孔212-2在整个中央水平部212均匀分布。基板21的中央水平部212上的各穿线孔212-2按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔212-2按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔。基板21的中央水平部212具有水平部主体和位于水平部主体上方的突台体212-1，各穿线孔212-2相应由下孔段和上孔段组成，各穿线孔212-2的下孔段位于水平部主体中，各穿线孔212-2的上孔段位于各相应的突台体212-1中。基板21的四周边框211的纵截面下部具有一个开口向外的凹槽214，在将本双极板用于制造铅酸蓄电池时其凹槽214内可以放置弹性密封环61。见图3，复合导线22用手工穿编在基板21的中央水平部212上，具体方法是：第一根复合导线22从上至下穿过基板21的中央水平部212的第一排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，再从上至下穿过第一排穿线孔的3号穿线孔，依次对第一排的其余穿线孔进行穿编直至穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，再穿过第二排穿线孔的最右方的穿线孔，再按从右向左的次序依次穿编至第二排穿线孔的1号穿线孔，最后使第一根复合导线22的首尾两端分别固定在中央水平部212的相应端面上；按此方法将第二根复合导线22穿编在基板21的中央水平部212的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线22的穿编方法依此类推。这种穿编方式具有用线量少而双极板的正、负极面之间导电面积大的优点，因而经济实用。

仍见图3，复合导线22为包铅塑芯复合导线，其外径为1毫米(其他实施例中复合导线的外径可在0.5毫米至1.6毫米的范围内选择)；基板21的各穿线孔212-2的直径与所穿复合导线22的外径相应，它们之间的过盈或间隙值不超过0.1毫米；穿线后复合导线22与各相应的穿线孔212-2的孔壁之间采用环氧树脂胶粘剂密闭，使不渗透电解液；这样穿编了复合导线22的基板21的中央水平部212就构成了双极板的导电核心板。上述胶粘剂也可以是聚氨酯胶粘剂或者环氧树脂胶粘剂(以下简称为胶粘剂)。基板的中央水平部212的穿线孔212-2的数量根据电池容量的大小不同而有所增减，当电池容量为10Ah至30Ah，相应的穿线孔212-2的数量为200个至600个；板面左右两边还具有数量与复合导线22根数相应的注塑而成的卡线槽212-3，相应复合导线22的首尾两端分别压入不同的卡线槽212-3内而固定在板面上。

仍见图1，穿编导线后基板21的中央水平部212的上方涂敷由铅粉(由含量为85％至95％的PbO和含量为5％至15％的Pb组成)加正添加剂和稀硫酸搅拌而成的正铅膏，下方涂敷上述铅粉加负添加剂和稀硫酸搅拌而成的负铅膏，经固化后得到双极板的半成品——生极板，再通过电化学致成得到双极板的成品，此时，上述正铅膏成为二氧化铅层而构成双极板的正极活性材料层23，上述负铅膏成为绒状铅层而构成双极板的负极活性材料层24。复合导线22既是正、负活性材料层的骨架和集电体，又是双极板正、负两极面的导电通道。

仍见图1，图中还对双极板2与上端极板41相互关系进行了示意。当本实施例的双极板2用于相应的铅酸蓄电池时，弹性密封环61则设置在位于上方的一块双极板2的基板21的四周边框211的下部的凹槽214中，并与上端极板41的基板21的四周边框211的朝内的端面相接触而可形成密封。另一弹性密封环61则设置在位于下方的一块双极板2的基板21的四周边框211的下部的凹槽214中，并与位于上方的双极板2的基板21的四周边框211的朝内的端面相接触而可形成密封。

(实施例2，双极板)

见图4，本实施例的双极板2的基板21是由不渗透电解液的耐酸ABS塑料粒料注塑而成的一体件，其中央水平部212所穿的复合导线22仍为包铅塑芯复合导线(在其他实施例中可采用包铅碳纤维芯复合导线)。基板21的四周边框211的纵截面形状为阶梯型。图中还对双极板与上端极板相互关系进行了示意。当本实施例的双极板2用于相应的铅酸蓄电池时，位于上方的上端极板的四周边框211与位于其下方的双极板的四周边框211形成一个密封口，密封口内可以设置弹性密封环62；而位于上方的双极板的四周边框211则与位于其下方的双极板的四周边框211形成另一个密封口，密封口内可以设置另外的弹性密封环62。

见图5，基板21的结构与实施例1中基板21的结构相同；复合导线22用手工按下述方法穿编在基板的中央水平部212：第一根复合导线22从上至下穿过基板21的中央水平部212的第二排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的1号穿线孔，再从上至下穿过第二排穿线孔的2号穿线孔，再从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，如此穿编，直到穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，最后使第一根复合导线22的首尾两端分别固定在中央水平部212的相应端面上；按此方法将第二根复合导线22穿编在基板21的中央水平部212的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线22的穿编方法依此类推。

其余与实施例1相同。

(实施例3，双极板)

参见图1，其余与实施例1相同。不同之处在于：本实施例的双极板2的基板21是由不渗透电解液的PP塑料粒料注塑而成的一体件，基板21的中央水平部212的基本形状为平板状，只具有水平部主体，没有实施例1所述的位于水平部主体上方的突台体212-1，所述的穿线孔212-2位于水平部主体中，基板21结构的其余部分与实施例1中的基板21相同。

见图6及图7，复合导线22用手工按下述方法穿编在基板21的中央水平部212上：基板21的中央水平部212的下端面在每排穿线孔212-2的下部均具有一根作为底线的复合导线22，而第一根复合导线22从上至下穿过基板21的中央水平部212的第一排穿线孔的1号穿线孔，绕过作为底线的复合导线22后从下至上由同一个穿线孔穿出，然后从上至下穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，绕过作为底线的复合导线22后再从下至上由同一个穿线孔穿出，如此穿编，直到依次到从上至下穿过第一捧穿线孔的最右方的穿线孔后绕过作为底线的复合导线22后再从下至上由同一个穿线孔穿出，最后使第一根复合导线22的首尾两端分别固定在中央水平部212的相应端面上；按此方法将第二根复合导线22以及相应的穿编在基板21的中央水平部212的第二排穿线孔上；其他复合导线22的穿编方法依此类推。

参见图1，穿编导线后基板21的中央水平部212的上方设负极活性材料层24，下方设正极活性材料层23。

(实施例4，双极板)

参见图6及图7，其余与实施例3相同，不同之处在于：双极板22的基板21的制作方法是，先用塑料粒料注塑制成无穿线孔212-2的基板半成品，本实施例的穿线孔212-2是在复合导线22穿线时由工业缝纫机的机针同时扎出，而复合导线22则通过工业缝纫机穿编在基板21上。

(实施例5，铅酸蓄电池)

见图8，本实施例的水平式双极型铅酸蓄电池具有容器1、极板组、吸有电解液的玻纤隔膜层3、弹性密封环61、第一外接端子71、第二外接端子72、压紧装置81和单向阀82。容器1具有槽体11和槽盖12；极板组包括一块上端极板41、一块下端极板42和夹在两者之间的23块双极板2，蓄电池标称工作电压为48伏，蓄电池标称工作电压＝(双极板数量+1)×2。在其他实施例中，根据电池标称电压6伏至100伏，双极板(2)的数量可为2块至49块。

仍见图8，本实施例采用实施例1得到的双极板2。上端极板41、下端极板42的基板21和图2所示双极板2的基板21具有完全相同的材料和结构，上端极板41、下端极板42的基板21的中央水平部212所穿复合导线22及穿编的方式也相同(图1中也给出了上端极板41的结构及穿编复合导线的示意)，且上端极板41和下端极板42中的复合导线22与基板21的各相应的穿线孔212-2的孔壁之间采用胶粘剂密封，使基板21不渗透电解液。下端极板42所穿各复合导线22的尾端合股成导电线排与第一外接端子71电连接，上端极板41所穿各复合导线22的尾端合股成导电线排与第二外接端子72电连接，这样简化了电传导路线的结构，减少了电池内阻，提高了电气可靠性。下端极板42仅有正极活性材料层23、设置在穿线后的基板21的中央水平部212的上方，下端极板42的基板21的中央水平部212上穿编复合导线22后，涂敷正铅膏，正铅膏固化后则得到下端极板42的半成品——生极板，再经过电化学致成则使正铅膏成为多孔二氧化铅层；该多孔二氧化铅层即为下端极板42的正极活性材料层23。上端极板41仅有负极活性材料层24、设置在穿线后的基板21的中央水平部212的下方，上端极板41的基板21的中央水平部212上穿编复合导线22后，涂敷负铅膏，负铅膏固化后则得到上端极板41的半成品——生极板，再经过电化学致成则使负铅膏成为绒状铅层；该绒状铅层即为上端极板41的负极活性材料层24。下端极板42、双极板2和上端极板41从下至上依次水平堆叠，下端极板42的正极活性材料层23对应其上方一块双极板2的负极活性材料层24，上端极板41的负极活性材料层24对应其下面一块双极板2的正极活性材料层23，位于中间的各双极板2的正极活性材料层23对应其上方一块双极板2的负极活性材料层24，位于中间的各双极板2的负极活性材料层24对应其下方一块双极板2的正极活性材料层23。

见图9，每个相对设置的正极活性材料层23和负极活性材料层24之间设有玻纤隔膜层3，玻纤隔膜层3的名义厚度为3毫米(其他实施例中玻纤隔膜层的名义厚度可在2毫米至5毫米的范围内选择)，玻纤隔膜层3隔开正极活性材料层23和负极活性材料层24并吸有电解液，一个正极活性材料层23、一个负极活性材料层24和它们之间的玻纤隔膜层3构成一个单元电池，并产生2伏的标称电压。

见图9和图1，上端极板41、下端极板42的四周边框211与双极板2的基板21的四周边框211一样，其纵截面下部均具有一个开口向外的凹槽214。各弹性密封环61设置在相应一个基板21的四周边框211的凹槽214内；凹槽214的大小使弹性密封环61放入后，密封环的外表面与凹槽214的内表面相接触，同时弹性密封环61与位于其下方的极板的基板21的四周边框211的朝内的由下至上向外倾斜的板面相接触；单元电池的密封压力为20kPa至50kPa，其大小是由凹槽214与弹性密封环61外径之间的尺寸过盈量和双极板2叠装后压紧时的压入位置而调整的。

见图10，弹性密封环61包括耐酸乙丙橡胶或丁基合成橡胶的空心条，其外径为3毫米(其他实施例中其外径可在2.5毫米至3.5毫米的范围内选择)，壁厚为1毫米(其他实施例中其壁厚可在0.6毫米至1.2毫米的范围内选择)，该空心条截面形状为空心“O”形，将空心条首尾相接后用胶粘剂粘结则可构成弹性密封环61。空心条可以挤出成任意长度，根据各极板的基板21的凹槽214的总周长剪切成定长，然后首尾相连粘接，若在粘结处的两个管口中插入一段30毫米至40毫米的芯条则可使粘结更可靠，芯条与弹性密封环61具有相同的材料。采用空心管状的弹性密封环61一是减轻重量，二是为增加弹性力使其更具柔软性而密封更好。

见图8、图12和图13，一组压紧装置81使整个极板组相对于容器1顶盖紧装于槽体11内，所用压紧装置81为设有10个弹性片的材料为AS塑料的板式弹簧。它在整个板面上对所有极板均匀施加压力，压至工作高度时的比压在0.02MPa至0.05MPa之间。采用AS塑料可以在电池窄小的空间内防止正、负电位短路。

见图9，槽盖12设有位于其下方的6个弹性扣爪91，槽体11的侧板的相应位置具有扣接座92，槽盖12通过其弹性扣爪91扣在槽体的扣接座92上。

见图8，上端极板41的上方设有上方绝缘隔离层51，板式弹簧81设置在槽盖12和上方绝缘隔离层51之间，下端极板42的下方设有下方绝缘隔离层52，在压紧装置81的作用下，下端极板42通过下方绝缘隔离层52与槽体11底部接触，上方绝缘隔离层51和下方绝缘隔离层52的材料为玻纤隔膜。为保持电池正常氧循环，槽盖12上设置3个胶帽式单向阀82，其开启压力为20kPa至50kPa，基本与单元电池的密封压力相同。通过它来保证蓄电池在快速充电和过充电过程中大量析氧时有足够的排出量，提高电池的安全可靠性。

(实施例6，铅酸蓄电池)

见图4，其余与实施例5相同，不同之处在于：本实施例所采用的双极板2为实施例2的双极板。而上端极板41和下端极板42的基板21材料和结构与双极板2的材料和结构均相同，上端极板41和下端极板42的基板21的四周边框211的纵截面形状均为阶梯型。各极板叠放后，位于最上方的一块双极板2的四周边框211与位于其上方的上端极板41的基板21四周边框211形成一个密封口，弹性密封环62设置在密封口内，而各双极板2的基板之间，以及位于最下方的一块双极板2与下端极板42的基板之间在各自的四周边框211处均形成一个密封口，各弹性密封环62设置在相应的密封口内，密封压力是由密封口与弹性密封环62外径之间的尺寸过盈量和各极板叠放后压紧时的压入位置而调整的。

见图11，弹性密封环62是由耐酸乙丙橡胶组成，它是由截面形状为空心“θ”形密封条首尾相接后用胶粘剂粘合而成，弹性密封环62的截面高度为6毫米(其他实施例中其高度可在5毫米至7毫米的范围内选择)，宽度为3.5毫米(其他实施例中其宽度可在3毫米至4毫米的范围内选择)，壁厚为0.8毫米(其他实施例中其壁厚可在0.6毫米至1.2毫米的范围内选择)。

参见图4，每个相对设置的正极面和负极面之间的玻纤隔膜层3为混合玻纤隔膜层，它混入10％的憎水纤维，其纤维间隙内可以全部吸足电解液，而一般单超细玻纤隔膜必须留有一定空隙作为电池内氧气吸收通道，其间隙只能吸入85％至90％的电解液。

(实施例7，铅酸蓄电池)

参见图9，其余与实施例5相同，不同之处在于：本实施例所采用的双极板2为实施例4的双极板。下端极板42仅有负极活性材料层24、并设置在穿线后的基板21的中央水平部212的上方，上端极板41仅有正极活性材料层23、并设置在穿线后的基板21的中央水平部212的下方；下端极板42、双极板2和上端极板41从下至上依次水平叠放，下端极板42的负极活性材料层24对应其上面一块双极板2的正极活性材料层23，上端极板41的正极活性材料层23对应其下面一块双极板2的负极活性材料层24，位于中间的各双极板2的正极活性材料层23对应其上面一块双极板2的负极活性材料层24，位于中间的各双极板2的负极活性材料层24对应其下面一块双极板2的正极活性材料层23。

(实施例8至实施例10)

其余与实施例5至实施例7分别相同，不同之处在于：在制造铅酸蓄电池时所采用的双极板2、上端极板41和下端极板42均为固化后的生极板，与其他组件按相应方法组装固定在槽体11中后进行电化学致成则得到相应实施例的铅酸蓄电池。

Claims (10)

1、一种铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：具有基板(21)和复合导线(22)；基板(21)为塑料一体件，基板(21)具有中央水平部(212)和四周边框(211)，基板(21)的中央水平部(212)具有纵横错列的从上下方向贯穿其板体的穿线孔(212-2)；复合导线(22)依次从上述各穿线孔(212-2)穿过而穿编在基板(21)的中央水平部(212)，复合导线(22)为包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线，复合导线(22)与各相应的穿线孔(212-2)的孔壁密闭连接；穿线后基板(21)的中央水平部(212)的上方和下方分别设有极性相反的活性材料层。

2、根据权利要求1所述铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：基板(21)的中央水平部(212)具有水平部主体和位于水平部主体上方的突台体(212-1)，各穿线孔(212-2)相应由下孔段和上孔段组成，各穿线孔(212-2)的下孔段位于水平部主体中，各穿线孔(212-2)的上孔段位于各相应的突台体(212-1)中；基板(21)的中央水平部(212)上的各穿线孔(212-2)按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔(212-2)按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔；第一根复合导线(22)从上至下穿过基板(21)的中央水平部(212)的第一排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，再从上至下穿过第一排穿线孔的3号穿线孔，依次对第一排的其余穿线孔进行穿编直至穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，再穿过第二排穿线孔的最右方的穿线孔，再按从右向左的次序依次穿编至第二排穿线孔的1号穿线孔，最后使第一根复合导线(22)的首尾两端分别固定在中央水平部(212)的相应端面上；按此方法将第二根复合导线(22)穿编在基板(21)的中央水平部(212)的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线(22)的穿编方法依此类推。

3、根据权利要求1所述铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：基板(21)的中央水平部(212)具有水平部主体和位于水平部主体上方的突台体(212-1)，各穿线孔(212-2)相应由下孔段和上孔段组成，各穿线孔(212-2)的下孔段位于水平部主体中，各穿线孔(212-2)的上孔段位于各相应的突台体(212-1)中；基板(21)的中央水平部(212)上的各穿线孔(212-2)按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔(212-2)按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔；第一根复合导线(22)从上至下穿过基板(21)的中央水平部(212)的第二排穿线孔的1号穿线孔，然后从下至上穿过第一排穿线孔的1号穿线孔，再从上至下穿过第二排穿线孔的2号穿线孔，再从下至上穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，如此穿编，直到穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔，最后使第一根复合导线(22)的首尾两端分别固定在中央水平部(212)的相应端面上；按此方法将第二根复合导线(22)穿编在基板(21)的中央水平部(212)的第三排和第四排穿线孔上；其他复合导线(22)的穿编方法依此类推。

4、根据权利要求1所述铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：基板(21)的中央水平部(212)的基本形状为平板状；基板(21)的中央水平部(212)上的各穿线孔(212-2)按照从左向右的次序编成排，并按照从后向前的次序对各排穿线孔按从小到大的序号进行编号而依次称为第一排穿线孔、第二排穿线孔、直至最前一排穿线孔，对每一排的穿线孔(212-2)按照从左向右的次序依次称为1号穿线孔、2号穿线孔、3号穿线孔，直至最右方的一个穿线孔；基板(21)的中央水平部(212)的下端面在每排穿线孔(212-2)的下部均具有一根作为底线的复合导线(22)，而第一根复合导线(22)从上至下穿过基板(21)的中央水平部(212)的第一排穿线孔的1号穿线孔，绕过作为底线的复合导线(22)后从下至上由同一个穿线孔穿出，然后从上至下穿过第一排穿线孔的2号穿线孔，绕过作为底线的复合导线(22)后再从下至上由同一个穿线孔穿出，如此穿编，直到依次到从上至下穿过第一排穿线孔的最右方的穿线孔后绕过作为底线的复合导线(22)后再从下至上由同一个穿线孔穿出，最后使第一根复合导线(22)的首尾两端分别固定在中央水平部(212)的相应端面上；按此方法将第二根复合导线(22)以及相应的穿编在基板(21)的中央水平部(212)的第二排穿线孔上；其他复合导线(22)的穿编方法依此类推。

5、根据权利要求1所述铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：基板(21)是AS塑料板、ABS塑料板或PP塑料板；所述复合导线(22)与各相应的穿线孔(212-2)的孔壁采用胶粘剂密闭，使基板(21)不渗透电解液；所述极性相反的活性材料层分别为正极活性材料层(23)和负极活性材料层(24)，正极活性材料层(23)是使涂敷在经穿编复合导线后的基板(21)的中央水平部(212)上的正铅膏固化后并电化学致成的多孔二氧化铅层，负极活性材料层(24)是使涂敷在经穿编复合导线后的基板(21)的中央水平部(212)上的负铅膏固化后并电化学致成的绒状铅层。

6、根据权利要求1所述铅酸蓄电池用双极板，其特征在于：基板(21)的四周边框(211)的纵截面形状为阶梯形或者四周边框(211)的纵截面下部具有一个开口向外的凹槽(214)。

7、一种水平式双极型铅酸蓄电池，具有容器(1)、极板组、玻纤隔膜层(3)、第一外接端子(71)、第二外接端子(72)、压紧装置(81)和单向阀(82)；极板组包括一块上端极板(41)、一块下端极板(42)和若干块双极板(2)，根据电池标称电压6伏至100伏，双极板(2)的数量为2块至49块；各双极板(2)具有位于其上下两方中的一方的正极活性材料层(23)和另一方的负极活性材料层(24)，下端极板(42)具有位于其上方的活性材料层，上端极板(41)具有位于其下方的活性材料层，下端极板(42)的活性材料层的极性和上端极板(41)的活性材料层的极性相反；下端极板(42)、各双极板(2)和上端极板(41)从下至上依次水平设置，相邻的极板按它们所相对的活性材料层为相反极性的活性材料层的方式设置；上述玻纤隔膜层(3)设置在相应的一个正极活性材料层(23)和一个负极活性材料层(24)之间而隔开正极活性材料层(23)和负极活性材料层(24)并吸有电解液；一个正极活性材料层(23)、一个负极活性材料层(24)和它们之间吸有电解液的玻纤隔膜层(3)构成一个单元电池，并产生2伏的标称电压；压紧装置(81)设置在容器(1)中，单向阀(82)设置在容器(1)顶板上；其特征在于：还具有弹性密封环(6)；上端极板(41)、下端极板(42)和各双极板(2)还均具有基板(21)和复合导线(22)；基板(21)为塑料一体件，基板(21)具有中央水平部(212)和四周边框(211)，基板(21)的中央水平部(212)具有纵横错列的从上下方向贯穿板体的穿线孔(212-2)；复合导线(22)依次从上述各穿线孔(212-2)穿过而穿编在基板(21)的中央水平部(212)，复合导线(22)为包铅塑芯复合导线或包铅碳纤维芯复合导线，复合导线(22)与各相应的穿线孔(212-2)的孔壁密闭连接；下端极板(42)由各复合导线(22)尾端合股成导电线排与第一外接端子(71)电连接，上端极板(41)由各复合导线(22)尾端合股成导电线排与第二外接端子(72)电连接；双极板(2)的正极活性材料层(23)设在经穿线后的基板(21)的中央水平部(212)的上下两方中的一方，负极活性材料层(24)设在另一方；下端极板(42)的活性材料层设在经穿线后的基板(21)的中央水平部(212)的上方，上端极板(41)的活性材料层设在经穿线后的基板(21)的中央水平部(212)的下方，且上端极板(41)活性材料层的极性与下端极板(42)活性材料层的极性相反；各弹性密封环(6)位于相应的基板(21)的四周边框(211)的外侧且与位于其下方的基板(21)的四周边框(211)的朝内的由下至上向外倾斜的各板面相接触，在压紧装置(81)的作用下，相邻的基板(21)的四周边框(211)之间通过弹性密封环(6)密闭弹性接触。

8、根据权利要求7所述水平式双极型铅酸蓄电池，其特征在于：基板(21)的四周边框(211)的下部具有一个四周贯通的开口向外的凹槽(214)，弹性密封环(6)设置在凹槽(214)内，弹性密封环(6)由耐酸橡胶构成，其截面形状为实心“O”形、空心“O”形或空心“θ”形。

9、根据权利要求7所述水平式双极型铅酸蓄电池，其特征在于：基板(21)的四周边框(211)的纵截面形状为阶梯型，叠放后位于上方的极板的基板(21)的四周边框(211)与位于其下方的一块极板的基板(21)的四周边框(211)形成一个密封口，所述弹性密封环(6)设置在密封口内，弹性密封环(6)由耐酸橡胶构成，其截面形状为实心“O”形、空心“O”形或空心“θ”形。

10、根据权利要求9所述水平式双极型铅酸蓄电池，其特征在于：容器(1)具有槽体(11)和槽盖(12)，槽体(11)具有向上的开口，槽盖(12)设有位于其下方的弹性扣爪(91)，槽体的侧板的相应位置具有扣接座(92)，槽盖(12)通过其弹性扣爪(91)扣在槽体的扣接座(92)上；上端极板(41)的上方设有上方绝缘隔离层(51)，压紧装置(81)设置在槽盖(12)和上方绝缘隔离层(51)之间，下端极板(42)的下方设有下方绝缘隔离层(52)，在压紧装置(81)的作用下，下端极板(42)通过下方绝缘隔离层(52)与槽体底部接触，上述上方绝缘隔离层(51)和下方绝缘隔离层(52)的材料为玻纤隔膜或玻璃微珠；所述压紧装置(81)为AS塑料板或者涂塑钢板构成的板式弹簧；单向阀(82)设置在槽盖(42)上。

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