CN201820855U - 24v电动车用阀控式铅酸蓄电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，主要由电池槽，以及与电池槽相匹配的电池盖组成，所述的电池槽被中间壁分隔为十二个单格，并在所述每个单格内还放置有极群组并注有电解液。本实用新型通过缩小每个单体电池的极板间距，即增加单格极板片数，提高正负板栅的网孔密度，正板栅用铅锑合全，负板栅用铅钙合金，使蓄电池的充放电特性极大提高，输出峰值功率大，快速充电能强，组合一致性好；深循环使用寿命增长；浮充电压2.33V长期充电时，氧复合效率接100％，水损耗大大减小，免维护性能十分优良。本实用新型可应用于铅酸蓄电池的起动型，动力型，备用型三大领域。

Description

24V电动车用阀控式铅酸蓄电池

技术领域

本实用新型涉及铅酸蓄电池动力用途的领域，如电动助力车用，电动三轮车用等，具体是指一种24V电动车用阀控式铅酸蓄电池。

背景技术

阀控式铅酸蓄电池是指带有(单向，安全)阀的密封蓄电池，在电池内气压超出预定值时允许气体逸出到电池外部，而不允许电池外部的气体等物进入电池内部。这种电池或电池组在正常情况下是不能向电池内部添加电解质的。

目前，市场上的阀控式铅酸蓄电池的板栅合金主要分为两种，其不同点为：一种是正板栅采用铅锑合金，负板栅采用铅钙合金制作；另一种是正板栅与负板栅均采用铅钙合金制作。正板栅采用铅锑合金的电池特点是：深循环使用寿命长，但水损耗大、免维护性能差；正板栅采用铅钙合金的电池特点是：深循环使用寿命短、但水损耗小，免维护性能良好，对于这种采用铅钙合金导致蓄电池深循环使用寿命短的现象，行业内称为“无锑效应”。

由于近年蓄电池修复行业的兴起，多数厂家的正板栅均采用铅锑合金制作，其循环使用寿命长，虽然水损大，但是可以通过修复对其进行维护，如图2所示，蓄电池修复的原理就是通过打开外置的安全阀向蓄电池内部加纯水或电解液，使其可以继续使用。但是，阀控式铅酸蓄电池一般情况下是不允许添加电解质的，也就是说，蓄电池修复其实是一种违规操作，具有以下几个缺陷：第一，违规操作有可能给蓄电池的使用带来潜在风险；第二，定期维护给使用者造成一定经济上的损失，并带来不必要的麻烦。

另外，目前市场上的阀控式铅酸蓄电池的电池槽，电池盖都是采用ABS塑料材料制作而成，其特点是：电池槽和电池盖只能通过粘胶的方法粘合为一体(因为ABS的热熔性差)，表面硬度大、钢性好、承受内部气体压力高，但抗冲击能力差，具有以下几个缺陷：第一，材料比重大、单价高和使用环氧树脂胶，致使电池成本较大；第二，如图1所示，由于在每个单格之间的中间壁因ABS脆性大不能穿孔，故相邻单体电池之间的连接必须采用过桥焊，过桥焊的结构如图3所示，其主要是通过氧气焊接而成，这种焊接必须通过手工完成，从而浪费大量的人力成本，生产效率低；第三，电池槽与电池盖之间的密封采用环氧树脂粘胶，其操作步骤复杂，首先要粘接电池槽和电池盖，其次要采用端子胶进行密封端子，最后再用标识胶标明正负极性，在三次粘胶之间还要分别加热固化一段时间，该复杂的操作步骤再次降低了生产效率。

再者，目前市场上60AH以下的电动车用阀控式铅酸蓄电池的电池槽为12V的整体槽。对48V的电动车来说，需要4台蓄电池串联而成，用户使用成本高，接线不方便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，它通过增加单个整体槽的单体电池数量，降低了生产成本，方便用户使用。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，主要由电池槽，以及与电池槽相匹配的电池盖组成，为了提供一个24V的整体槽，所述的电池槽被中间壁分隔为十二个单格，并在所述每个单格内还放置有极群组并注有电解液，所述极群组呈长方体或正方体，为了使蓄电池具有更为良好的性能，所述极群组的极板间距为2.1至2.5mm。极板间距定义为：极板平面垂直方向的单格电池槽厚度除以该单格装入极板的片数的值等于极板间距。

所述的极群组由正极板与负极板间隔放置而成，且在每个正极板与负极板之间还设置有隔板。

为了增加铅膏与板栅的结合力，提高蓄电池的充放电性能，所述正极板板栅与负极板板栅的网孔密度均为1.7个/cm²至2.3个/cm²。网孔密度定义为：板栅平面内的网孔个数除以板栅平面面积的值。

为进一步提高蓄电池的深循环寿命电性能，所述的正极板的板栅采用铅锑合金制作而成，所述的负极板的板栅采用铅钙合金制作而成；所述的隔板采用超细玻璃纤维棉，简称为AGM隔板，且为双层，100Kpa测定时，厚度为0.36至0.42毫米之间。

为了更好的体现本实用新型，在所述电池盖上的安全阀设计为内置安全阀，所述安全阀的出气端位于电池盖侧壁上或顶部。

为了提高生产效率，在相邻两个单格之间的中间壁上还设置有穿孔，而位于两个单格内的极群组通过穿孔穿壁焊接为一体。

所述的电池槽、电池盖及中间壁均采用PP塑料材料制作而成，并且所述的电池槽与电池盖热封为一体。

综上，本实用新型的有益效果是：

(1)输出峰值功率大，快速充电能力強。因极群组采用多片极板紧装配，相同规格的电池，电池槽单格尺寸一致，以20AH电动助力车用密封铅酸蓄电池为例：原来在每个单体电池内装有正极板4片，负极板5片，共计9片，而本实用新型在每个单体电池内装有正极板6片，负极板7片，共计13片，正极板总面积为原来的1.5倍，极板间距为原来的0.692倍。又因正负极板的板栅网孔密度大，板栅与铅膏的接触面积增大。其结果是：蓄电池极群組极板总面积增大、极板间距缩小，板栅与铅膏界面增大，且正板栅为铅锑合金，界面电阻率减小且稳定，故使蓄电池内阻变得很小，蓄电池的深充放电性能十分优良。其输出峰值功率大于0.3C₃KW，快速充电的容量大于0.9C₃AH，这对于电动车辆的起步加速和短时充电急用具有十分重要意义。

(2)组合一致性好。极群组采用多片极板紧装配和每格加酸量精密控制(其最大误差低于0.5％)，虽每片容量减少，但片数增多，其总容量一定，每片容量的偏差占总容量百分比减少，再加以酸量控制容量输出，且每格加酸量偏差很小。其结果使每格容量趋于一致，即组合一致性好(其单格容量最大偏差小于2％)。这对于需较高电压且深循环使用的电池组尤为重要，如电动车，电动三轮车等的电池组，电压都在48V以上，因为电池组串联充放电时，容量低的放电时容易造成过放电，甚至于反充电；充电时容易造成欠充电，该电池很快会损坏而影响整个电池组的寿命。

(3)深循环使用寿命长。极群组采用多片极板紧装配，正负极板采用高网孔密度的板栅，且正板栅采用铅锑合金，用精确硫酸物质量来控制电池的容量输出。四项要素迭加结果，有效地防止了深度过放电，确保了蓄电池的深循环使用寿命。

(4)免维护性能好。阀控式蓄电池氧复合为水的效率与蓄电池极板总面积成正比，与极板间距成反比，因极群組采用多片紧装配使本实用新型的氧复合为水的效率接近100％(单格浮充电压为2.35V时)，即水损耗极小，且内置安全阀，做到了真正的免维护。

(5)生产成本低。电池槽与电池盖均采用PP塑料材料制作而成，PP材料的特点是：密度小，单价低，抗冲击性能好，但表面硬度较小，钢性不够好，承受内部气体的压力比ABS塑料材料较低，但由于本实用新型氧复合效率高，水损耗小，即充电过程中产生的氧气很快地还原为水，所以蓄电池内部气体压力本身就较小，故采用PP塑料材料已可完全满足本实用新型的需求，PP塑料密度小单价低，降低了生产成本。

(6)生产效率高。因在每两个单体电池之间中间壁上均设有穿孔，将单体电池串联时，采用机器穿壁焊接，且电池槽与电池盖之间的密封也是采用热封机进行热熔密封的，全机械化操作不仅降低了人力成本，而且提高了工作效率。

(7)用户使用成本低，接线方便。企业生产成本低，生产效率高。

附图说明

图1为现有技术中电池槽的结构示意图。

图2为现有技术中电池盖的结构示意图。

图3为现有技术中相邻单体电池之间采用过桥焊的俯视结构示意图。

图4为本实用新型电池槽的结构示意图。

图5为本实用新型中相邻单体电池之间采用穿壁焊的俯视结构示意图。

图6为本实用新型电池盖内部安全阀的截面结构示意图。

图7为本实用新型中极群在未涂铅膏并未设置隔板的结构示意图。

图8为本实用新型装配好以后整体结构的截面结构示意图。

图9为本实用新型的实现原理图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-电池槽；2-电池盖；3-极群组；4-安全阀；5-中间壁；6-穿孔；7-正极板；8-负极板；9-隔板；10-电解液膜；11-氧气通道。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1～9所示，该新型阀控式铅酸蓄电池，主要由中间壁5分隔为若干个单格的电池槽1，以及与电池槽1相匹配的电池盖2组成，所述的电池槽1、电池盖2与中间壁5均采用PP塑料材料制作而成；在所述每个单格内还放置有正负极群组3并注有电解液，这样每个单格电池称为一个单体电池，每个单体电池标称电压为2V，如24V的阀控式铅酸蓄电池即由12个单体电池串联而成，串联是经过在相邻两个单格之间的中间壁5上的穿孔6，将两个单格内的极群组3通过穿孔6穿壁焊接为一体，穿壁焊结构如图5所示，所述极群组3的极板间距为2.1至2.5mm。

由图9可看出，所述的极群组3由正极板7与负极板8间隔放置而成，且在每个正极板7与负极板8之间还设置有隔板，所述的正极板7的板栅采用铅锑合金制作而成，所述的负极板8的板栅采用铅钙合金制作而成；正极板的板栅采用铅锑合金保证了蓄电池的深循环寿命，所述的隔板采用超细玻璃纤维隔板9，现有技术中将超细玻璃纤维隔板缩写词为AGM隔板。

如图7所示，所述正极板7的板栅与负极板8的板栅的网孔密度1.7至2.3个/cm²，且板栅上的网孔可为任意形状。

如图6所示，在所述的电池盖2上还内置有安全阀4，所述安全阀4的出气端位于电池盖2侧壁上，其主要结构如下：包括一内部具有通孔且截面呈“凸”字形的底座，如图6下部分所示，并在电池盖2底部设有与“凸”字底座相匹配的截面呈“凹”形的槽，图6中上部分为电池盖2具有“凹”形槽的部分，同时还包括有一端与“凹”形槽连通、另一端与电池盖外部连通的透气孔，安全阀4为一有弹性的橡胶盖，倒盖于“凸”字形座顶端，并将底座过盈配合到“凹”形槽内，形成单向排气阀系统即安全阀4。待将电池盖2与电池1热合密封后，安全阀4即位于电池盖2内部，在不破坏蓄电池槽盖的情况下，安全阀4是无法打开的，也就无法对电池进行实际上是违规操作的修复。企业只有在确保蓄电池能够完全达到免维护时，才选择内置安全阀这种方式。

本实用新型的实现免维护性能的原理如下：如图9所示，该图为与极板平面垂直方向的截面图，相同容量的蓄电池，充电时电流是相同的，单位时间内产生的氧气也是相同的，即氧气发生量与充电电量(AH数)成正比。由于是紧装配，且AGM隔板内的电解液是欠饱和的(即饱和度略小于100％)，欠饱和就有氧气通道，充电时产生的氧气，就能从正极板7经过超细玻璃纤维棉隔板9上的氧气通道11传输到负极板8，与负极板8的铅反应生成氧化铅，在正极板7、负极板8与AGM隔板间还形成有一层电解液膜10，电解液膜10的厚度仅有0.1um，其阻力可不计，而氧化铅则与电解液中的硫酸反应生成水和硫酸铅，故氧气最终是又可以还原为水的，其还原为水的速率主要与氧气从正极7传输到负极8的传输速率或者说与传输阻力有较大关系。氧气从正极7传输到负极8的传输速率与极板的总面积成正比，与极板间距成反比，本实用新型单体电池中，极板片数多，极板间距小，极板总面积增大、而极板间距缩小，在紧装配的情况下，氧气的传输速率极大，氧气也就很容易还原为水，从而使得蓄电池的免维护性得到了很好的保证。

现有技术中，由于极群组极板片数少，极板间距大，产生的氧气不容易还原为水，故在电池槽盖体内压超过安全阀预定值时，气体就会从安全阀排出电池外，其采用承受内压较大的ABS塑料材料，目的是提高开启压力，从另一方面来讲也是希望减小水耗。本实用新型中，由于氧气极易还原为水，产生的气体本身就少，气压就低，故采用承受气体内压较小的PP塑料材料就已经完全可以满足要求，既降低了成本，又提高了工作效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，主要由电池槽(1)，以及与电池槽(1)相匹配的电池盖(2)组成，其特征在于：所述的电池槽(1)被中间壁(5)分隔为十二个单格，并在所述每个单格内还放置有极群组(3)并注有电解液。

2.根据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，所述的极群组(3)呈长方体或正方体，其极板间距为2.1mm至2.5mm。

3.根据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：所述的极群组(3)由正极板(7)与负极板(8)间隔放置而成，且在每个正极板(7)与负极板(8)之间还设置有隔板。

4.根据权利要求2所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：所述正极板(7)与负极板(8)板栅的网孔密度均为1.7个/cm²至2.3个/cm²。

5.根据权利要求3或4所述的24V电动车阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：所述的正极板(7)的板栅采用铅锑合金制作而成，所述的负极板(8)的板栅采用铅钙合金制作而成。

6.根据权利要求3所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：所述的隔板(9)采用超细玻璃纤维棉，且所述的隔板(9)为双层。

7.根据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：在所述的电池盖(2)上还内置有安全阀(4)，所述安全阀(4)的出气端位于电池盖(2)侧壁上。

8.根据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：在相邻两个单格之间的中间壁(5)上还设置有穿孔(6)，而位于两个单格内的极群组(3)通过穿孔(6)穿壁焊接为一体。

9.根据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其特征在于：所述的电池槽(1)、电池盖(2)及中间壁(5)均采用PP塑料材料制作而成。

10.据权利要求1所述的24V电动车用阀控式铅酸蓄电池，其征在于：所述的电池槽(1)与电池盖(2)热封为一体。

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