CN1677736A - 准双极卷绕结构铅酸蓄电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池及其制造方法，在同一复合板栅的两侧分别涂敷上正、负极活性物，活性物质被铅丝隔离，由此制成双极板；可将铅丝裁断，从而得到只有单一极性的正极板和负极板；相邻单体电池由铅丝隔离并实现单体间的串联，所有单体电池的正极板、隔板、负极板卷绕在同一芯轴上，卷绕后用塑料卡具固定成为电池芯，干燥后将该电池芯置于圆桶状电池盒内，在完成电化学工艺后，加灌固化剂；本发明结合了水平准双极性电池和圆柱卷绕电池的优点，既具有水平电池低内阻，高比能量，高比功率的特点，又具有圆柱卷绕电池使用寿命长的优点，且突破了圆柱卷绕电池只适宜做中小容量电池的局限性，应用领域广泛。

Description

准双极卷绕结构铅酸蓄电池及其制造方法

技术领域：

本发明涉及一种铅酸蓄电池及制造方法，特别是指一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池及其制造方法。

背景技术：

铅酸蓄电池目前广泛应用于国民经济的各个领域，现有较先进的铅酸蓄电池是水平电池和卷绕圆柱电池，二者结构上均有独特之处，水平电池采用铅网板栅和准双极水平结构，电池的串联由双极板的铅丝直接实现，卷绕圆柱电池采用拉网板栅，卷绕成单体电池后通过外部焊接的方式实现串联。

专利98202241.7公布的卷绕圆柱电池采用拉网板栅，该专利采用的卷绕圆柱结构，大大增强了极板的抗变形、抗震动能力，避免了活性物质脱落引起的短路，采用圆柱形外壳，电池盒强度大大提高，泄气阀启阀压力可提高至传统电池的10倍，失水大大降低，因此寿命极高，是传统电池的3-5倍，然而由于正负极端子在同一端面上，正负极的极耳分布必须严格控制在不同的扇形区域内；而且各层容量不一致，造成各层电流分布不均匀，各个极耳承受的电流不一致，承受电流大的极耳易腐蚀断裂，导致电池过早失效，在卷绕层数多时，这种现象更为明显，因此该专利所述方法只适用于中小容量电池，不适合大容量电池；同时，由于单体电池的串联还是局限于传统的外部焊接方式，降低了电池的可靠性。

也有一种较先进的水平电池，采用铅网板栅和水平准双极结构，没有极耳和连接条，单体电池的串联由双极板的铅丝直接实现，每个单体电池都有压力框架固定，可靠性高、内阻低、抗震动、大电流充放电性能极佳，但是限于电池盒的结构，泄气阀启阀压力较低，电池寿命不及卷绕圆柱电池，另外，电池摆放时，极板必须水平，否则会降低电池的性能。

因此如何制造一种铅酸蓄电池，既具有水平电池低内阻，高比能量，高比功率的特点，又具有圆柱卷绕电池使用寿命长的特点，而且这种蓄电池能够突破圆柱卷绕电池只适宜做中小容量电池的局限性，成为业界亟需解决的难题。

发明内容：

本发明的目的在于制造一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池及其制造方法，采用准双极卷绕结构，可以有效地解决上述问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池，包括有电池盒、盒盖与端子，端子设于电池盒的两端，一端端子设于电池盒底部中心，另一端端子套设于盒盖并通过盒盖封装于电池盒上，盒盖上设有安全阀及阀盖，两端端子分别向内连接有汇流排，汇流排与端子间设有密封垫片，电池盒底部设有用于注入电解液的阀孔，阀孔上设工艺塞堵，还包括有正极板、负极板、双极板、芯轴、隔膜及塑料卡具，除两端连接汇流排的极板为单极板外，其余均为双极板，双极板上的正负极板间隔离有铅丝，正负极板间设有隔膜，每一单体电池均设有一片正极板、一片负极板和一片隔膜，相邻单体电池间串联有铅丝，所有单体电池的正极板、隔膜、负极板卷设于同一芯轴上，并于外部固定有塑料卡具，形成电池芯，电池芯设于圆桶状电池盒内，电池芯两端分别连接汇流排；

所述双极板为在同一复合板栅的两侧分别涂敷上正、负极活性物，正负极活性物质被喷涂了保护层的铅丝隔离；将所述双极板的隔离铅丝裁断，就可得到所述的正极板和负极板；

所述复合板栅设经、纬线，纬线为玻璃纤维复合铅丝，铅丝中心为玻璃纤维，外周包设有铅或铅合金；所述复合板栅的经线为耐酸塑料丝或复合铅丝；

所述电池盒内腔为圆柱状通体，中间无隔断；

所述电池盒内多余空间填设有固化剂，所述固化剂为石蜡、沥青或工程塑料；

一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池的制造方法，包括有以下步骤：

a、通过低温挤压方式，将铅锡金均匀包敷在玻璃纤维外周制成铅丝；按照经纬方向将塑料丝和铅丝编织成复合铅网，作为复合板栅；

b、在复合板栅的两侧沿经线方向连续均匀涂敷正、负极活性物，正负活性物被10-20mm长的铅丝隔离，铅丝表面分别喷涂不同物质：铅丝表面喷涂沥青或塑料保护层成为双极板；铅丝表面喷涂助焊剂的，助焊剂干燥后，剪断隔离铅丝，成为极性单一的正极板和负极板；

c、在正极引出端，正极板、隔膜、第一片双极板的负极板和隔膜构成第一个单体电池的电池芯，第一片双极板的正极板、隔膜、第二片双极板的负极板和隔膜构成第二个单体电池的电池芯，同样，第二片双极板的正极板、隔膜、第三片双极板的负极板和隔膜构成第三个单体电池的电池芯，最后一片双极板的正极板、隔膜、负极板(负极引出端)和隔膜构成最后一个单体电池的电池芯，所有单体电池都卷绕在同一根芯轴上；所述芯轴为一根圆轴或两根半圆轴组成；卷好的电池芯用塑料卡具固定；

d、将卷绕好的电池芯在微波炉中干燥1-5分钟，然后在恒温真空干燥炉内放置2-10小时，彻底干燥；

e、将干燥后电池芯的两端铅丝通过铸焊与汇流排和引出端子连接，形成电池的正负极；

f、将铸焊后的电池芯装入电池盒，密封，装阀、灌酸，排酸、化成；

g、将化成合格的电池注入固化剂，密封，清洗。

本发明具有以下优点：

1.本发明采用了复合板栅，板栅重量仅相当于传统电池板栅的20％，提高了电池的比能量。

2.本发明取消了极耳和连接条，不仅降低了重量，而且提高了电池的连接可靠性。

3.本发明复合板栅中导电铅丝分布均匀，内阻小，大电流充放电性能极佳；复合板栅有足够的弹性和强度，同时又具有很强的耐腐蚀性和柔韧性，足以承受活性物质电化学反应中的体积变化而不变形；而卷绕结构，正负极板湿态下和隔膜在一定张力控制下紧密卷绕在一起，并用塑料卡具固定，使得极板始终承受向心压力，极板在循环寿命中不易膨胀变形；正负极板湿态下和隔膜一起卷绕并干燥，活性物质与隔膜的贴和会更加紧密，有利于电解液扩散，并且会降低接触电阻，有很大的电极接触表面积，有利于提高活性物质利用率。

4.本发明电池盒内腔是高强度的圆柱形，电池的开阀压力高，有利于提高密闭反应效率，有效防止失水，提高电池寿命。

5.本发明正负极端子分别由两端引出，正负极引出端上的每一根铅丝均与端子铸焊在一起，每根铅丝承载的电流相同，每根铅丝均充当传统电池的极耳，因此准双极卷绕电池的容量不受极耳分布的影响；同时，准双极卷绕电池的内部多余空间填充了固化剂，电池可以任意角度放置而不影响其性能。

综上所述，准双极卷绕结构铅酸蓄电池结合了准双极水平电池和卷绕圆柱电池的优点，同时弥补了这两种电池的缺陷，具有高比能量、高比功率、高可靠性、长寿命等特点，工艺简捷环保，具有广泛的应用前景。

附图说明：

图1为利用本发明制造方法制造的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的纵向剖视图；

图2为利用本发明制造方法制造的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的板栅示意图；

图3为图2的右视图；

图4为利用本发明制造方法制造的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的正极板、负极板和双极板示意图；

图5为利用本发明制造方法制造的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的电池芯示意图；

图6为利用本发明制造方法制造的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的卷绕原理示意图。

图中标号说明如下：：

1-正极板       2-双极板       3-隔膜         4-塑料卡具

5-电池盒       6-芯轴         7-固化剂       8-负极板

9-安全阀       10-阀盖        11-盒盖        12-密封垫片

13-汇流排      14-负极端子    15-正极端子    16-工艺塞堵

17-复合板栅    18-电池芯      19-经线        20-纬线

21-玻璃纤维    22-铅锡合金

具体实施方式：

如图1至图6所示：一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池，包括有电池盒5、盒盖11与端子，端子设于电池盒的两端，正极端子15设于电池盒底部中心，负极端子14套设于盒盖11并通过盒盖11封装于电池盒5上，盒盖11上设有安全阀9及阀盖10，两端端子分别向内连接有汇流排13，汇流排13与端子间设有密封垫片12，电池盒5底部设有用于注入电解液的阀孔，阀孔上设工艺塞堵16，电池盒5内还设有正极板1、负极板8、双极板2、芯轴6、隔膜3及塑料卡具4；

所述双极板2为在同一复合板栅17的两侧分别涂敷上正、负极活性物，正负极活性物质被喷涂了保护层的铅丝隔离；将所述双极板2的隔离铅丝裁断，就可得到所述的正极板1和负极板8；

所述复合板栅17设经线19、纬线20，纬线20为玻璃纤维复合铅丝，铅丝中心为玻璃纤维21，外周包设有锡铅合金22；复合板栅17的经线19为耐酸塑料丝；

所述正极板1、隔膜3、第一片双极板2的负极板和隔膜3构成第一个单体电池的电池芯，第一片双极板的正极板、隔膜、第二片双极板的负极板和隔膜构成第二个单体电池的电池芯，同样，第二片双极板的正极板、隔膜、第三片双极板的负极板和隔膜构成第三个单体电池的电池芯，最后一片双极板的正极板、隔膜3、负极板8即负极引出端和隔膜构成最后一个单体电池的电池芯，所有单体电池都卷绕在同一根芯轴6上；所述芯轴为一根圆轴或两根半圆轴组成；卷好的电池芯18用塑料卡具4固定；干燥后电池芯17的两端铅丝通过铸焊与汇流排13和引出端子14连接，形成电池的正负极；将铸焊后的电池芯18连同汇流排13、正极端子15、负极端子14装入电池盒5，并在端子处加装密封垫片12；将电池盒盖11安装在电池盒5上，并密封；从电池盒盖11的阀孔处注入电解液，隔膜3充分吸附电解液；从正极端子15和负极端子14导入电流化成；将化成合格的电池从电池盒盖11的阀孔处注入固化剂；在盒盖11上安装安全阀9；阀盖10封装在电池盒盖11上，并将所述工艺塞堵16封装在电池盒5上。

Claims (7)

1、一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池，包括有电池盒、盒盖与端子，端子设于电池盒的两端，一端端子设于电池盒底部中心，另一端端子套设于盒盖并通过盒盖封装于电池盒上，盒盖上设有安全阀及阀盖，两端端子分别向内连接有汇流排，汇流排与端子间设有密封垫片，电池盒底部设有用于注入电解液的阀孔，阀孔上设工艺塞堵，其特征在于：还包括有正极板、负极板、双极板、芯轴、隔膜及塑料卡具，除两端连接汇流排的极板为单极板外，其余均为双极板，双极板上的正负极板间隔离有铅丝，正负极板间设有隔膜，每一单体电池均设有一片正极板、一片负极板和一片隔膜，相邻单体电池间串联有铅丝，所有单体电池的正极板、隔膜、负极板卷设于同一芯轴上，并于外部固定有塑料卡具，形成电池芯，电池芯设于圆桶状电池盒内，电池芯两端分别连接汇流排。

2、如权利要求1所述的准双极卷绕结构铅酸蓄电池，其特征在于：所述双极板为在同一复合板栅的两侧分别涂敷上正、负极活性物，正负极活性物质被喷涂了保护层的铅丝隔离；将所述双极板的隔离铅丝裁断，就可得到所述的正极板和负极板。

3、如权利要求2所述的准双极卷绕结构铅酸蓄电池，其特征在于：所述复合板栅设经、纬线，纬线为玻璃纤维复合铅丝，铅丝中心为玻璃纤维，外周包设有铅或铅合金；所述复合板栅的经线为耐酸塑料丝或复合铅丝。

4、如权利要求1所述的准双极卷绕结构铅酸蓄电池，其特征在于：所述电池盒内腔为圆柱状通体，中间无隔断。

5、如权利要求1所述的准双极卷绕结构铅酸蓄电池，其特征在于：电池盒内多余空间填设有固化剂，所述固化剂为石蜡、沥青或工程塑料。

6、一种准双极卷绕结构铅酸蓄电池的制造方法，该制造方法包括以下步骤：

a、通过低温挤压方式，将铅锡金均匀包敷在玻璃纤维外周制成铅丝；按照经纬方向将塑料丝和铅丝编织成复合铅网，作为复合板栅；

b、在复合板栅的两侧沿经线方向连续均匀涂敷正、负极活性物，正负活性物被10-20mm长的铅丝隔离，铅丝表面分别喷涂不同物质：铅丝表面喷涂沥青或塑料保护层成为双极板；铅丝表面喷涂助焊剂的，助焊剂干燥后，剪断隔离铅丝，成为极性单一的正极板和负极板；

c、在正极引出端，正极板、隔膜、第一片双极板的负极板和隔膜构成第一个单体电池的电池芯，第一片双极板的正极板、隔膜、第二片双极板的负极板和隔膜构成第二个单体电池的电池芯，同样，第二片双极板的正极板、隔膜、第三片双极板的负极板和隔膜构成第三个单体电池的电池芯，最后一片双极板的正极板、隔膜、负极板(负极引出端)和隔膜构成最后一个单体电池的电池芯，所有单体电池都卷绕在同一根芯轴上；所述芯轴为一根圆轴或两根半圆轴组成；卷好的电池芯用塑料卡具固定；

d、将卷绕好的电池芯在微波炉中干燥1-5分钟，然后在恒温真空干燥炉内放置2-10小时，彻底干燥；

e、将干燥后电池芯的两端铅丝通过铸焊与汇流排和引出端子连接，形成电池的正负极；

f、将铸焊后的电池芯装入电池盒，进行密封、装阀、灌酸、排酸、化成；

g、将化成合格的电池注入固化剂，并进行密封与清洗。

7、如权利要求6所述的准双极卷绕结构铅酸蓄电池的制造方法，其特征在于：所述双极板的铅丝表面喷涂沥青或塑料保护层；所述极性单一的正极板和负极板的铅丝表面喷涂助焊剂。

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