CN205846157U - 一种铅酸水平电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种铅酸水平电池，属于蓄电池技术领域。它解决了现有的水平电池自放电高，需要配备单独设备进行生产的问题。本铅酸水平电池包括电池壳体、隔板、电解液和正、负极板，同一极群中上下相邻的正、负极板之间设置隔板，隔壁上沿正、负极板叠放方向开设有连通两侧单体间的缺口，正极板和负极板的侧边分别设有正极耳和负极耳，相邻两个极群之间极耳一一相向对应设置的正极板和负极板通过将它们的极耳连接在一起形成水平式极板。本实用新型以目前在用的板栅结构代替传统水平电池中的轻质复合材料(即铅布)制作双极板，与目前生产工艺，设备等形成对接，降低了推广的阻力，有广阔发展前景。

Description

一种铅酸水平电池

技术领域

本实用新型属于蓄电池技术领域，涉及一种铅酸水平电池。

背景技术

当前，用作电动车动力蓄电池的化学电源有：镍氢电池、锌空气电池、锂离子/锂聚合物电池、燃料电池和铅酸电池，但是迄今为止没有一种动力电池技术成熟到可以忽略其它电池的存在。铅酸蓄电池，具有价格低、技术成熟、安全可靠、资源丰富、可回收利用等优点，但传统的铅酸蓄电池作为动力电池，在比能量这一关键指标上与其它类型的蓄电池相比有较大差距，因此，铅酸蓄电池必须在技术上有所创新，才有可能满足电动车的要求，而水平铅布电池由于结构上的革命性变化和新型复合材料的应用，大大提高了电池的比能量、比功率和循环寿命，从而大大提高铅酸电池作为电动车电池的竞争力。

一、水平电池四大技术特点：

1.1轻质的复合材料技术：铅网板栅是由纯铅(或铅合金)经固态挤压包覆在高强度玻璃纤维上形成的铅丝编织而成的铅网。该结构降低了电池的重量，提高了重量比能量。

1.2水平双极性结构；正负极板和隔板呈水平交错层叠，除两端有单极板外，其余为双极性极板。该结构也决定了常规电池中必须用到的汇流排，减少了铅的用量，从另一方面提高了电池的重量比能量。

1.3独特的电池盒设计和压力框架结构；电池组装时每一单体都有独立的压力框架，电池盒内部为一通体，电池盒各面都有定位槽，组装时，压力框架的筋条插入电池盒的定位槽中，防止电池在冲击震动环境中内部发生窜动，提高了电池的抗冲击性能，延长了电池使用寿命。

1.4生产过程的全自动化：自动化涂板线、机械手自动装配线、自动化焊接和检测线、温度补偿电池测试设备等，这些设备都独具特色。

二、现况：到目前为止，国内外都没有批量可靠的水平电池产品，原因如下：

2.1涂膏：由于铅布较薄，与普通板栅涂板相比，容易拉伸变形，涂板困难。另外，正、负极铅膏同时涂在双极板栅上，如图1所示，它是将正、负极铅膏分别涂填在一片铅布的两端，并在中间预留10mm左右隔离带不涂铅膏。由于铅酸电池对正负铅膏混杂非常敏感，只有10mm的隔离带使得在极板的涂板、固化、干燥、清理等工序中，不足以保证正负铅膏完全分开。

2.2端子焊接：铅丝壁太薄，铅与玻璃纤维本身不浸润，若焊接不当容易熔化内芯而导致虚焊，造成电池合格率不高。

2.3自放电：由于单电池之间没有隔壁，自放电较大，达到10％/月。还有部分原因可能是虽然采用了贫液式设计，但部分液膜与板栅之间会产生自放电。

2.4循环寿命：美国电源公司宣称水平电池循环寿命为800-900周，但同内实际测试寿命只有200-300周。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的水平电池所存在的上述问题，而提出了一种能减低自放电，并能与目前普通蓄电池的生产工艺、设备对接的铅酸水平电池。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种铅酸水平电池，包括电池壳体、隔板、电解液和正、负极板，电池壳体的内部被隔壁分隔成多个单体间，每个单体间内对应设置一个极群，其特征在于，每个极群均由多片水平放置的正、负极板上下交替层叠而成，同一极群中上下相邻的正、负极板之间设置隔板，隔壁上沿正、负极板叠放方向开设有连通两侧单体间的缺口，正极板和负极板的侧边分别设有正极耳和负极耳，相邻两个极群之间极耳一一相向对应设置的正极板和负极板通过将它们的极耳连接在一起形成水平式极板，极耳连接处卡在上述缺口处，所述的缺口处还设有密封机构进行密封。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的密封机构包括多个密封件以及填充在密封件、隔壁和正、负极耳之间的填充剂，所述的密封件一一对应夹设在上下相邻的两片水平式极板之间。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的密封件设置在上述缺口处，其沿水平式极板叠放方向开设有贯穿的填充孔，上述多个密封件的填充孔上下依次连通形成填充通道，密封件与隔壁之间设有限定密封件位置的定位机构。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的定位机构包括分设在密封件两端的两条限位滑槽，缺口两边的隔壁部分一一对应卡在密封件相对端的限位滑槽内，隔壁卡在限位滑槽内时，所述密封件能沿缺口上下来回运动。

在上述的一种铅酸水平电池中，上下两个叠放的密封件之间形成供两侧对应的正、负极耳伸入至填充孔内的进行连接的卡口。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述卡口的宽度与对应侧极耳的宽度相匹配。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的填充剂为环氧树脂或石蜡。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的正、负极板是在各自对应板栅上分别涂正、负铅膏所形成的。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的板栅采用铅基合金制作而成。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的板栅采用铅钙或铅锑合金制作而成。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的板栅为采用电沉积法制作的泡沫板栅或复合板栅。由于板栅结构是与正常的板栅一样，所以端子焊接与目前工艺一致，不存在任何问题。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述的单体间和对应的极群均呈U形、S形或一字形排放。极群的串接线路分别呈对应的U形、S形或一字形，其中的U形和S形排布可以大大缩短电池的长度，增强该类电池的实用性。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述水平式极板中的正极板和负极板水平间隔设置，正极板的正极耳和负极板的负极耳位于上述间隔处并一一对应连接。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述水平式极板中的正极板和负极板处于同一平面上。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述水平式极板中的正极耳和负极耳叠放后焊接在一起。

在上述的一种铅酸水平电池中，所述水平式极板中的正极耳和负极耳对接后焊接在一起。

正极板和负极板是经过涂板、固化、干燥后的常规极板，极板水平间隔设置，极耳相对，极耳相叠放或对接在一起，之后通过热焊或冷焊将对应的正极耳和负极耳连接在一起。

按本实用新型生产的水平式极板，避免“正、负极铅膏同时涂在双极板栅上，使正负铅膏混杂”的问题，采用“正负铅膏分涂，固化干燥后对接”的方式，即正负极板栅、涂板、固化和干燥工艺按目前正常电池的生产工艺进行，这样可以保证现有设备的利用，保证产品质量，并且是批量化生产。固化完成后，增加一道工序，即将正负极板的极耳用冷焊或热焊法熔为一体。

与现有技术相比，本实用新型以目前在用的板栅结构代替传统水平电池中的轻质复合材料(即铅布)制作双极板，并适当地改变了电池壳体的结构，以方便进行密封，继承了水平电池的所有电性能，提高产品的稳定性，与目前生产工艺，设备等形成对接，降低了推广的阻力，有广阔发展前景。

附图说明

图1是现有技术中水平电池的准双极板结构示意图。

图2是本铅酸水平电池的结构示意图。

图3是图2去除电池盖后的结构示意图。

图4是本铅酸水平电池的解剖示意图。

图5是图4在A处的局部放大图。

图6是密封件的结构示意图。

图7是密封件的安装示意图。

图8是极群呈U形排列的示意图。

图9是水平式极板的结构示意图。

图中，1、电池壳体；2、隔板；3、单体间；4、极群；5、端子；6、正极板；7、负极板；8、隔壁；9、正极耳；10、负极耳；11、正极耳组；12、负极耳组；13、密封件；14、填充孔；15、限位滑槽；16、卡口；17、缺口；18、汇流排；19、填充剂；20、单极板。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图2和图3所示，本铅酸水平电池包括电池壳体、隔板、电解液和正、负极板，电池壳体的内部被隔壁分隔成多个单体间，每个单体间内对应设置一个极群，极群依次串接后两头与电池壳体上的两个端子一一对应连接，隔壁上沿正、负极板叠放方向开设有连通两侧单体间的缺口。本实施例中，单体间和对应的极群均呈一字形排列。

如图4和图5所示，每个极群均由多片水平放置的正、负极板上下交替层叠而成，同一极群中上下相邻的正、负极板之间设置隔板，正极板和负极板的侧边分别设有正极耳和负极耳，同一极群中各正极板对应的正极耳位于同一侧形成正极耳组，各负极板对应的负极耳位于另外一侧形成负极耳组，相邻两个极群之间通过相对的正极耳组和负极而组串接在一起，正极耳组中的正极耳与对应负极耳组中的负极耳在缺口处一一对应连接以形成水平式极板将两个对应极群串接起来，所述的缺口处还设有密封机构进行密封。密封机构包括多个密封件以及填充在密封件、隔壁和正、负极耳之间的填充剂。

如图6和图7所示，密封件一一对应夹设在上下相邻的两片水平式极板之间，密封件沿水平式极板叠放方向开设有贯穿的填充孔，上述多个密封件的填充孔上下依次连通形成填充通道，密封件与隔壁之间设有限定密封件位置的定位机构。定位机构包括分设在密封件两端的两条限位滑槽，缺口两边的隔壁部分一一对应卡在密封件相对端的限位滑槽内，隔壁卡在限位滑槽内时，所述密封件能沿缺口上下来回运动。上下两个叠放的密封件之间形成供两侧对应的正、负极耳伸入至填充孔内的进行连接的卡口，卡口的宽度与对应侧极耳的宽度相匹配。

极群的串接线路还可以如图8所示的U形。

本实用新型的制作方法包括如下步骤：

①、配件的生产和采购；

②、采用铅钙或铅锑合金材料制成板栅；

③、将制好的正、负铅膏均匀涂填到板栅上，并分别固化后制成正、负极板；

④、将一部分正极板和负极板的极耳焊接在一起形成连片的水平式极板，另一部分作为单极板；

⑤、将水平式极板的正负极交错叠片，上下相邻的水平式极板以隔板隔开，水平式极板中的极耳焊接处卡在上述隔壁的缺口内，每叠放一块水平式极板，都在缺口的极耳焊接处压盖一个密封件，集群串联后两头的单极板与对应的水平式极板交错叠片，并且它们的正极耳和负极耳分别通过汇流排连接；叠放完毕后，对叠放完毕的极群加力压缩后，再用预压板使极群固定，并使隔板保持一定的压缩比；

⑥、在密封件、隔壁和正、负极耳之间的间隙处填充填充剂，填充剂可以是环氧树脂或石蜡；

⑦、两头的汇流排分别与电池壳体的端子对应焊接；

⑧、盖上电池盖后完成装配。

制成后的水平电池在深循环寿命、快速充放电、稳定性和批量化程度等性能上均能达到较好的效果，如下表所示：

项目	常规电池	水平电池	本专利水平电池
				比能量	低	高	中
比功率	低	高	中
				深循环寿命	低	高	高
快速充放电	差	好	好
				稳定性	好	差	好
批量化程度	容易	难	容易

应该理解，在本实用新型的权利要求书、说明书中，所有“包括……”均应理解为开放式的含义，也就是其含义等同于“至少含有……”，而不应理解为封闭式的含义，即其含义不应该理解为“仅包含……”。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种铅酸水平电池，包括电池壳体(1)、隔板(2)、电解液和正、负极板(6、7)，电池壳体(1)的内部被隔壁(8)分隔成多个单体间(3)，每个单体间(3)内对应设置一个极群(4)，其特征在于，每个极群(4)均由多片水平放置的正、负极板(6、7)上下交替层叠而成，同一极群(4)中上下相邻的正、负极板(6、7)之间设置隔板(2)，隔壁(8)上沿正、负极板(6、7)叠放方向开设有连通两侧单体间(3)的缺口(17)，正极板(6)和负极板(7)的侧边分别设有正极耳(9)和负极耳(10)，相邻两个极群(4)之间极耳一一相向对应设置的正极板(6)和负极板(7)通过将它们的极耳连接在一起形成水平式极板，极耳连接处卡在上述缺口(17)处，所述的缺口(17)处还设有密封机构进行密封。

2.根据权利要求1所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述的密封机构包括多个密封件(13)以及填充在密封件(13)、隔壁(8)和正、负极耳(9、10)之间的填充剂(19)，所述的密封件(13)一一对应夹设在上下相邻的两片水平式极板之间。

3.根据权利要求2所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述的密封件(13)设置在上述缺口(17)处，其沿水平式极板叠放方向开设有贯穿的填充孔(14)，上述多个密封件(13)的填充孔(14)上下依次连通形成填充通道，密封件(13)与隔壁(8)之间设有限定密封件(13)位置的定位机构。

4.根据权利要求3所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述的定位机构包括分设在密封件(13)两端的两条限位滑槽(15)，缺口(17)两边的隔壁(8)部分一一对应卡在密封件(13)相对端的限位滑槽(15)内，隔壁(8)卡在限位滑槽(15)内时，所述密封件(13)能沿缺口(17)上下来回运动。

5.根据权利要求3或4所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，上下两个叠放的密封件(13)之间形成供两侧对应的正、负极耳(9、10)伸入至填充孔(14)内的进行连接的卡口(16)。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述的正、负极板(6、7)是在各自对应板栅上分别涂正、负铅膏所形成的。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述的单体间(3)和对应的极群(4)均呈U形、S形或一字形排放。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述水平式极板中的正极板(6)和负极板(7)水平间隔设置，正极板(6)的正极耳(9)和负极板(7)的负极耳(10)位于上述间隔处并一一对应连接。

9.根据权利要求8所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述水平式极板中的正极耳(9)和负极耳(10)叠放后焊接在一起。

10.根据权利要求8所述的一种铅酸水平电池，其特征在于，所述水平式极板中的正极耳(9)和负极耳(10)对接后焊接在一起。