CN200976379Y - 采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，该复合铅丝集电体为复合材料圆柱体，其中心为纤维芯，在纤维芯的周围均匀包覆一层铅合金层构成集电体，在铅合金层的外部挤压包覆一层活性物质，形成环形同轴结构的正、负单体电极，单体电极的一端预留出引出极。该集电体电极的形成可以最大限度的保证电池电流密度的一致性，使得由此电极构成的蓄电池具有寿命长，重量轻、活性物质利用率高，电池制造过程环境清洁、环保等优点，适合制造成动力型电池、高功率启动型电池、固定型电池。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能量存储电池，更具体的是采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池。
背景技术
对于化学电源，活性物质利用率的高低直接关系到电池的使用寿命，而活性物质利用率与电极表面电流密度分布是否均匀息息相关，电极表面电流分布不均匀造成活性物质不能充分利用，由此产生的副反应导致电流效率降低、电极材料的不均匀损耗和局部腐蚀，大大缩短了电极的工作寿命，这是许多研究人员密切关注的关键技术问题。
以往的铅酸蓄电池，或为平板涂膏式或为正极管式电极构成电池单体，多只单体组合后放入由多只单格组成的同一电池槽内跨接串联而成。
平板型涂膏电极的缺点是极耳引出构造使单体极板内电流分布一致性差，导致局部活性物质的过早衰退以及部分活性物质的利用率低，从而整个电池和电池组寿命低。目前长寿命电池均采用管式正极来解决上述问题，已有的数据表明，管式电极的电流密度一致性高，使用寿命可比涂膏式长许多倍。然而，传统的管式电极其制造过程采用墩粉填充方式，制造环境恶劣，活性物质容易脱落，并且仍然没有摆脱许多管式电极构成平面单体电极、电极极耳局部引出的模式，整个单体极板的电流密度一致性还是不够理想，并且，集电体(电极)采用铸造方式，为保持其强度以满足电极在电化学环境中的抗蠕变性能，以及墩粉涂稿工艺的机械性能要求，电极粗大，电池笨重，应用范围受到限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种由复合铅丝集电体电极构成的铅酸蓄电池，该集电体电极的形成可以最大限度的保证单体电池电流密度的一致性，具有极高的寿命，由此构成的电池和电池组电气性能好、寿命长、重量轻、活性物质利用率高、电池制造过程清洁、环保。
为达到上述的目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，包括集电体、活性物质层、套管、引出极、电池盒、电解液，所述集电体为复合材料圆柱体，其中心为纤维芯，在纤维芯的周围均匀包覆一层铅合金层，所述活性物质层挤压包覆在铅合金层外部，形成环形同轴结构的单体电极；分别由单体电极构成的正、负单体电极外部套有与其外径相适应的套管，并将底部用堵头封住，另一端预留可焊接部位的引出极，多个正、负极单体电极紧密排列放置在电池盒内，引出极穿过电池盒内层隔断的孔，孔的周围涂有密封胶，将单体电极固定并与电池盒内部隔绝密封，所述电解液填充在电池盒内放置的单体电极周围。
所述纤维芯由玻璃纤维束，或碳纤维束，或金属铜线制成。
所述套管由聚氯乙烯塑料，或超细玻璃纤维，或聚丙烯，或涤纶排管制成。
放置在电池盒内的正负单体电极的串联或并联均在电池盒内隔断外部进行，串联或并联焊接点完全与电池盒内电解液隔离，排除在电化学环境之外。
该蓄电池外形为长方体，或为正方体，或为圆柱体。
所述电解液为密度在1.05-1.4范围内的硫酸，或凝胶型电解质。
所述单体电极为非干荷电极或干荷电电极。
本实用新型提供的铅酸蓄电池与原有的铅酸蓄电池相比，具有如下的有益效果：
1.电池使用寿命长
由于本实用新型采用复合铅丝集电体电极制作铅酸蓄电池，集电体的中心为玻璃纤维、碳纤维或金属铜线，外部包覆一层铅合金构成，该集电体金属为挤压结构，晶体细小致密，耐腐蚀性强，承受电流密度大；正极或负极活性物质以同轴方式包覆在集电体外部，同轴性好，每一点的电流密度非常一致，电极的电流分布很均匀，使活性物质的利用率大大提高，提高了电池的使用寿命；电极预留焊接的引出极从电池盒隔板设计孔中引出，各孔周围用密封胶密封，单体电极的串联或并联焊接均在电池盒隔断外部进行，这样可以保证电极在电池使用期间化学环境的一致性，电极耐腐蚀性强，电池寿命长。
2.电池体积小、重量轻
由于集电体采用中心为纤维芯、外部包覆一层铅合金构成，使电池的体积和重量均大大减小，原有正极管式电极的集电体是采用铸造方式，为保持其强度以满足加工工艺和电极在电化学环境中的抗蠕变性能，电极粗大、笨重，使应用范围受到限制。
3.电池制作过程清洁、环保
本实用新型正、负单体电极以挤压包覆工艺将粘性活性物质以同轴方式包覆在集电体外部，生产过程清洁、环保，而原有的正极管式电极构成的电池单体是采用墩粉填充方式将活性物质包裹在集电体外部，粉状活性物质四处飞扬，使环境污染严重。
4.结构设计灵活、应用范围广
本实用新型提供的铅酸蓄电池，可以根据设计的需要，将多个正、负极单体电极按照一定方式排列(相间排列或平行排列)，紧密放在电池盒中。即可以制造较大型的蓄电池，也可以制造小型的铅酸蓄电池。
本实用新型铅酸蓄电池所使用的电解液可以采用凝胶型电解质，也可以采用密度在1.05-1.4范围的硫酸；单体电极可做成非干荷电极，也可做成干荷电极，使应用范围扩大。
本铅酸蓄电池的外形可制成薄平板式，或圆柱体，或长方体，或正方体等多种形状，以适应不同的使用场所。
本实用新型提供的铅酸蓄电池，适合制造成动力型电池、高功率启动型电池、固定型电池。
附图说明
图1为采用复合铅丝集电体电极的正方体铅酸蓄电池结构示意图；
图2为复合铅丝集电体电极(单体电极)结构示意图；
图3为图2的纵向剖视图；
图4为正、负单体电极平行排列的薄型长方体铅酸蓄电池结构示意图；
图5为正、负单体电极相间排列的薄型长方体铅酸蓄电池结构示意图；
图6为正、负单体电极串联的圆柱体铅酸蓄电池结构示意图；
图7为正、负单体电极并联的圆柱体铅酸蓄电池结构示意图。
具体实施方式1
单体电极9的结构如图2和图3所示，位于中心部位的集电体1为复合材料制成的圆柱体，该圆柱体中心为玻璃纤维束制成的纤维芯7，在纤维芯7的周围均匀包覆一层铅合金层8，在铅合金层8的外部挤压包覆着活性物质层2，形成环形同轴结构的单体电极9，单体电极9的外部套有聚丙烯制成的套管3，底部用堵头10封住，顶部预留出可焊接部位的引出极4。
图1表示一个6V正方体蓄电池。将正负电极9分别放入电池盒5的单格中，正极和负极成排相对放置，集电体1引出端4穿过电池盒5隔断11预留的孔，用密封胶固定密封，单体电极9在电池盒5外部先进行并联焊接，然后单格间再进行串联焊接，最后将端子12引出电池盒盖13并用密封胶密封固定，再盖上电池盒盖注入电解液6。单体电极9可以先化成后再装入电池盒，也可以先装入电池盒组装后进行内化成。电解液6采用凝胶型电解液，制造胶体蓄电池，单体电极9为非干荷电电极。
具体实施方式2
图4为正、负单体电极平行排列的薄型长方体铅酸蓄电池结构示意图，电池盒5内的电极群是一排6个单体正极9和一排6个单体负极9相对而置，单体正极外部连接，单体负极外部连接并各引出一个端子构成2V薄型高容量电池。此结构也可以认为是一个更大容量蓄电池的一个模块，即由此模块可再串联或并联更大电压或容量的蓄电池以适应不同的需求。
上述单体电极9的结构与实施方式1相同，只是纤维芯7由金属铜线制作，单体电极9外部的套管3由聚丙乙烯塑料制作。电解液6采用密度为1.05-1.2的硫酸，制成富液型蓄电池，单体电极9为非干荷电电极。
具体实施方式3
图5为正、负单体电极相间排列的薄型长方体铅酸蓄电池结构示意图，电池盒内5的电极群是6列单隔中放置一对单体正极9和单体负极9，各单格中电极反向而置，各单格之间外部进行串联构成高电压电池。本实例中由6列单格构成，形成12V电池结构。此结构也可以认为是一个更大电压蓄电池的一个模块，即由此模块可再串联或并联更大电压或容量的蓄电池以适应不同的需求。
上述单体电极9的结构与实施方式1相同，只是纤维芯7由碳纤维束制作，单体电极9外部的套管3由超细玻璃纤维制作。电解液6采用密度为1.2-1.3的硫酸，制成富液型蓄电池，单体电极9为干荷电电极。
具体实施方式4
图6为正、负单体电极串联的圆柱体铅酸蓄电池结构示意图，图7为正、负单体电极并联的圆柱体铅酸蓄电池结构示意图，电池盒5为圆柱体，在圆柱体的内部分成3个单隔，每个单隔放置正负一对电极，构成2V单体电池。图6所示的三对单体电池由引出端外部进行串联形成6V电池，图7所示的三对单体电池由引出端外部进行并联形成一个2V高容量电池，并联电极引出方向可以单向引出也可以是两端引出，两端引出方式输出特性更佳(如图7所示)。上述结构也可以认为是一个更大电压或更大容量蓄电池的一个模块，即由此模块可再串联或并联更大电压或容量的蓄电池以适应不同的需求。
上述单体电极9的结构与实施方式1相同，只是单体电极9外部的套管3由涤纶排管制成。本电池所采用的电解液6可以采用凝胶型电解液，也可以采用密度为1.3-1.4的硫酸，单体电极9可以为干荷电极或非干荷电极。
Claims (7)
1、一种采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，包括集电体(1)、活性物质层(2)、套管(3)、引出极(4)、电池盒(5)、电解液(6)，其特征在于：所述集电体(1)为复合材料圆柱体，其中心为纤维芯(7)，在纤维芯(7)的周围均匀包覆一层铅合金层(8)，所述活性物质层(2)挤压包覆在铅合金层(8)外部，形成环形同轴结构的单体电极(9)；分别由单体电极(9)构成的正、负单体电极外部套有与其外径相适应的套管(3)，并将底部用堵头(10)封住，另一端预留可焊接部位的引出极(4)，多个正、负极单体电极(9)紧密排列放置在电池盒(5)内，引出极(4)穿过电池盒(5)内层隔断(11)的孔，孔的周围涂有密封胶，所述电解液(6)填充在电池盒(5)内放置的单体电极(9)周围。
2、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：所述纤维芯(7)由玻璃纤维束，或碳纤维束，或金属铜线制成。
3、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：所述套管(3)由聚氯乙烯塑料，或超细玻璃纤维，或聚丙烯，或涤纶排管制成。
4、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：放置在电池盒(5)内的正负单体电极(9)的串联或并联均在电池盒(5)内隔断(11)外部进行，串联或并联焊接点完全与电池盒(5)内电解液(6)隔离。
5、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：该蓄电池外形为长方体，或为正方体，或为圆柱体。
6、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：所述电解液(6)为密度在1.05-1.4范围内的硫酸，或凝胶型电解质。
7、根据权利要求1所述的采用复合铅丝集电体电极的铅酸蓄电池，其特征在于：所述单体电极(9)为非干荷电极或干荷电电极。
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| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHI DUN Effective date: 20110923 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100037 XICHENG, BEIJING TO: 518054 SHENZHEN, GUANGDONG PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20110923 Address after: 518054, Haide Plaza, three, Haide, Shenzhen, Nanshan District, B-2702 Patentee after: BSB Power Company Limited (Shenzhen) Address before: 100037, A3, building 1202, Hedong Road, three li, Beijing, Xicheng District Patentee before: Chi Dun |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20071114 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |