CN1905264A - 电动车用胶体蓄电池 - Google Patents

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Abstract

一种电动车用胶体蓄电池，包括电池槽、电池盖、正极板、负极板、玻璃纤维隔板、胶体电解质、安全防爆阀、端子和汇流排组成，所述的正、负极板由正、负板栅和正、负活性物质组成，其板栅为特殊设计结构、正极活性物质添加二氧化锡和气相二氧化硅，胶体电解质以硫酸为主体，以气相二氧化硅和功能高分子聚合物的混合物为凝胶剂。本发明的产品比能量高、放电电流大、耐过充过放性能优越、能够实现快速充电、且循环寿命长，完全适应于电动车辆，如纯电动公交车、混合电动公交车、电动小车、电动叉车、纯电动游览车、电动摩托车、电动助力车等。

Description

电动车用胶体蓄电池
技术领域
本发明涉及一种阀控式铅酸蓄电池，特别是一种电动车用胶体蓄电池。
背景技术
随着工业现代化的发展，利用动力来解决人们生产生活中的各种所需在不断增加，其应用范围也不断扩大。作为人类动力用油——石油自然资源的有限性和不可再生性，迫使人类寻找新的动力源。而且石油作为动力用油还对环境造成很大的污染，如：现在机动车所用的汽油排出的尾气严重污染空气，影响人类生存环境。当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的蓄电池所存在的放电电流较小、耐过充过放性能差、比能量较低的缺点阻碍了电动汽车的应用，且电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远不能达到人们的要求。
发明内容
为克服现有蓄电池所存在的放电电流较小、耐过充过放性能差、比能量较低的技术问题，本发明是提供一种比能量高、放电电流大、耐过充过放性能优越、能够实现快速充电、且循环寿命长的电动车用胶体蓄电池。
本发明的技术方案是：包括电池槽、电池盖、正极板、负极板、隔板、胶体电解质、安全阀、端子和汇流排，所述的正、负极板以隔板隔开，依次叠加后加压置于电池槽中，正、负极板的极耳部份由汇流排与端子连接，其特征在于：正极活性物质含有二氧化锡和气相二氧化硅，负极活性物质含有腐植酸、木素磺酸钠及硫酸钡。
上述的电动车用胶体蓄电池中，所述胶体电解质以气相二氧化硅和功能高分子聚合物的混合物为凝胶剂
上述的电动车用胶体蓄电池中，所述胶体电解质含0.5～5％的气相二氧化硅、4～12％的功能高分子聚合物，0.5～2.0％的磷酸、0.6～1.2％的硫酸钠，余量为37％的稀硫酸。
上述的电动车用胶体蓄电池中，所述胶体电解质含1％的气相二氧化硅、7％的功能高分子聚合物，1.2％的磷酸、1％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
上述的电动车用胶体蓄电池中，所述正、负极板由正、负活性物质和正、负板栅组成，活性物质由铅膏转变而成，板栅由铅合金浇涛而成，正极铅膏含有0.1～0.6％气相二氧化硅、0.5～1.5％二氧化锡、0.1～0.4％有机短纤维、0.1～0.5％乙炔黑；负极铅膏添加0.5～1.8％乙炔黑、0.1～0.4％有机短纤维、0.3～0.6％硫酸钡、0.3～0.8％木素磺酸钠、0.3～0.8％腐植酸。
上述的电动车用胶体蓄电池中，所述正极铅膏含有0.2％气相二氧化硅、1％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑；负极铅膏含有1％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠、0.6％腐植酸。
本发明的优点：
1)极板正极活性物质中添加气相二氧化硅，增加活性物质孔率和极板吸酸量，以致反应时极板内能够提供足够的酸；添加二氧化锡，增加活性物质之间导电性能、提高利用率，且其为最高价态，不会被氧化；
2)负极活性物质添加导电剂乙炔黑为1％左右，同时以硫酸钡、木素磺酸钠、腐植酸为膨胀剂，使其相辅相成，以改善和提高电池的充放电性能、充电接受能力及低温性能；
3)电解质采用胶体电解质，胶体电解质以气相二氧化硅和功能高分子聚合物(本发明所述为有机硅主链嵌枝而成功能高分子聚合物，经纳米技术技术制作为5-8纳米的圆珠型均态结构，其侧链嵌有多种活性基团，其分散性良好，对综合改善铅酸电池电气性能有明显功效)的混合物为凝胶剂，凝胶后电解质呈固态，不流动，气相二氧化硅与水结合形成硅酸，功能高分子聚合物粒径约为8纳米，分散性和活性都很高，延缓蓄电池容量衰减，提高蓄电池的耐高低温性能；
4)胶体电解质凝聚后成固态，所以极群四周和上部均可填充胶体，使蓄电池的载液量可以提高；
5)板栅设计以竖筋条为主，竖筋条为放射状，从极耳根部向下发散，上粗下细，上密下疏，使极板的电阻分布最佳状态，活性物质达到最佳利用效果，并有利于大电流充放电；
6)通过活性物质添加剂、电解质、板栅等一系列优化，蓄电池可以实现快速充电，1小时内可充入总电量的90％。
附图说明
图1为本发明用于纯电动车时的蓄电池结构示意图；
图2为本发明用于纯电动车时的俯视图；
图3为本发明的板栅结构示意图；
图4为本发明极板结构示意图；
图5为本发明用于混合电动车时的蓄电池结构示意图；
图6为本发明用于混合电动车时的俯视图。
图1-4中各部分的名称如下：1-安全阀，2-电池盖，3-汇流排，4-端子，5-电池槽，6-胶体电解质，7-隔板，8-正负极板，9-板栅，10-活性物质，11-极耳，a-电池长，b-电池宽，c-电池高，d-电池总高。
具体实施方式
参见图1-7，本发明包括安全阀1、电池盖2、汇流排3、端子4、电池槽5、胶体电解质6、隔板7、正负极板8，所述的正负极板8以隔板7隔开，依次叠加后加压置于电池槽5中，极板8的极耳11部份由汇流排3与电池引出端子4连接，电池槽5与电池盖2粘接在一起，电池槽5内灌入胶体电解质6，安全阀1卡在电池盖2上。
参见图4，本发明中板栅9设计以竖筋条为主，竖筋条为放射状，从极耳根部向下发散，上粗下细，上密下疏，使极板的电阻分布最佳状态，活性物质达到最佳利用效果，并有利于大电流充放电。
本发明的正、负极板由活性物质10和板栅9组成，活性物质同铅膏转变而成，其铅膏的配制实例：
实例1：由0.1％气相二氧化硅、0.5％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏，由0.5％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.3％硫酸钡、0.3％木素磺酸钠、0.3％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏；
实例2：由0.3％气相二氧化硅、1.0％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏，由1.0％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠、0.6％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏；
实例3：由0.6％气相二氧化硅、1.5％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏，由1.8％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.6％硫酸钡、0.8％木素磺酸钠、0.8％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏；
实例4：由0.6％气相二氧化硅、0.5％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏，由1.8％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.3％硫酸钡、0.3％木素磺酸钠、0.3％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏；
实例5：由0.1％气相二氧化硅、1.5％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏，由0.5％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.6％硫酸钡、0.8％木素磺酸钠、0.8％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏；
实例6：由0.2％气相二氧化硅、1％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑、铅粉(余量)以硫酸和水调制成正极铅膏；由1％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠、0.6％腐植酸、铅粉(余量)以硫酸和水调制成负极铅膏。
本发明中的胶体电解质的配制实例如下：
1)由0.5％的气相二氧化硅、4％的功能高分子聚合物，0.5％的磷酸、0.6％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
2)由2.5％的气相二氧化硅、8％的功能高分子聚合物，1.0％的磷酸、0.8％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
3)由5％的气相二氧化硅、12％的功能高分子聚合物，2.0％的磷酸、1.2％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
4)由0.5％的气相二氧化硅、12％的功能高分子聚合物，1.0％的磷酸、1.2％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
5)由5％的气相二氧化硅、4％的功能高分子聚合物，1.0％的磷酸、11.2％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
6)由1％的气相二氧化硅、7％的功能高分子聚合物，1.20％的磷酸、1％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
上述实例中的功能高分子聚合物由有机硅主链嵌枝而成，经纳米技术技术制作为5-8纳米的圆珠型均态结构，其侧链嵌有多种活性基团，其分散性良好，对综合改善铅酸电池电气性能有明显功效。胶体电解质混合后搅拌注入蓄电池内，经初充电后即为本发明产品。
综上所述，本发明产品在不同的使用领域设计为不同尺寸，具体参数如下：
序号 应用领域 容量 型号规格   外形尺寸(±2mm)
  长   宽   高   总高
  1   纯电动公交车   300Ah   DM-300   185   176   222   231
  2   混合电动公交车   75Ah   6-DM-75   330   172   215   225
  3   纯电动游览车   190Ah   3-DM-190   243   188   275   275

Claims (7)

1、一种电动车用胶体蓄电池，包括电池槽、电池盖、正极板、负极板、隔板、胶体电解质、安全阀、端子和汇流排，所述的正、负极板以隔板隔开，依次叠加后加压置于电池槽中，正、负极板的极耳部份由汇流排与端子连接，其特征在于：正极活性物质含有二氧化锡和气相二氧化硅，负极活性物质含有腐植酸、木素磺酸钠及硫酸钡。
2、根据权利要求书1所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：所述胶体电解质以气相二氧化硅和功能高分子聚合物的混合物为凝胶剂
3、根据权利要求书2所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：所述胶体电解质含0.5～5％的气相二氧化硅、4～12％的功能高分子聚合物，0.5～2.0％的磷酸、0.6～1.2％的硫酸钠，余量为37％的稀硫酸。
4、根据权利要求书3所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：所述胶体电解质含1％的气相二氧化硅、7％的功能高分子聚合物，1.2％的磷酸、1％的硫酸钠，余量为浓度37％的稀硫酸。
5、根据权利要求书1或2所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：正、负极板由正、负活性物质和正、负板栅组成，活性物质由铅膏转变而成，板栅由铅合金浇涛而成，正极铅膏含有0.1～0.6％气相二氧化硅、0.5～1.5％二氧化锡、0.1～0.4％有机短纤维、0.1～0.5％乙炔黑；负极铅膏添加0.5～1.8％乙炔黑、0.1～0.4％有机短纤维、0.3～0.6％硫酸钡、0.3～0.8％木素磺酸钠、0.3～0.8％腐植酸。
6、根据权利要求书5所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：正极铅膏含有0.2％气相二氧化硅、1％二氧化锡、0.24％有机短纤维、0.5％乙炔黑；负极铅膏含有1％乙炔黑、0.2％有机短纤维、0.56％硫酸钡、0.6％木素磺酸钠、0.6％腐植酸。
7、根据权利要求书1所述的电动车用胶体蓄电池，其特征在于：板栅结构为以竖筋条为主，放射状筋条，上粗下细，上密下疏。
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