CN208753461U - 一种用于水平铅酸电池的隔离件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为弹性条形结构，所述条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，所述条形结构沿高度方向的两端均设置有用于容置封装胶的凹槽。多个条形结构可以组合成隔离水平铅酸电池单元格的隔离墙，提供基本密封的物理屏障，而极板的铅丝可以从相邻弹性条形结构的结合处通过；在一定的组装压力下，由多个弹性组成的隔离墙就成为了水平铅酸电池单元格之间的密封的第一道防线，同时可以预留通道进行完全的密封，在条形结构的上端和下端设置凹槽，在组装过程中注入液态封装胶，利用其流动性和粘接性填充预留的和潜在的空隙，固化后实现密封和粘接，解决水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题。

Description

一种用于水平铅酸电池的隔离件

【技术领域】

本实用新型涉及一种蓄电池，尤其涉及一种用于水平铅酸电池的隔离件。

【背景技术】

铅酸电池始于1859年Gaston Plante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，Camille Faure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，Ernest Volckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。

传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。

为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放(如图1所示)，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池，如美国Electrosource公司1993年申请的专利US5409787与1998年申请的专利US6074774所记载的内容。

然而，这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)，但是却存在另一个与生俱来的致命缺陷：不同单元格之间极易发生窜液或窜气(窜液指不同单格电池间电解液连通，造成单格间短路；窜气指某一单格的气体，尤指正极氧气，本应在负极与海绵铅化合成氧化铅，然后氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅，硫酸铅再充电还原成铅，从而避免了该单格水的丧失，但如果单格间没有完全密封，则该单格产生的氧气则会窜到相邻单格，从而造成该单格的失水，同时，也引起相邻单格负极放电)，导致电池自放电增大、铅丝腐蚀加剧、成组一致性差，极大地影响电池的使用寿命，这也是限制水平铅酸电池应用的首要因素。

要想抑制水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气，就必须解决单元格之间的密封问题，而在单元格之间设置隔离件(或者叫密封件、分隔件、隔绝物)是可行性较高的方案。CN104160526A在实施例中公开了一种矩形电化学存储设备，通过衬垫+垫片+灌封化合物形成离子绝缘的物理屏障；CN103208633A公开了一种水平电池，设有阻隔电池极群间电解液流通的分隔件，所述分隔件为设置在层叠的正极板和负极板之间的连接塑料框，连接塑料框与塑料板栅边框通过超声波焊接融化在一起；CN107305966A公开了一种模块化多单元格电池，各单元格之间通过一隔绝物质进行隔绝，压力框架的侧面和底面的各单元分界处设置有开孔或者凹槽，用于注入所述隔绝物质形成密封；CN107026287A公开了一种铅酸水平电池的制作方法，通过隔壁、密封件、填充剂的配合进行密封，其多个密封件的填充空上下依次连通形成填充通道。

虽然上述几个专利都提出了在单元格(相当于电池极群)之间设置隔离件的技术方案，但是，由于双极板之间的铅丝细而密集，再加上现有组装过程要求，既要无损通过又要实现密封非常困难，而通过缺口设计再灌装填充剂的方案在操作上非常难控制，填充剂会通过孔洞或缺口向各个方向流动，无法控制其仅在竖直方向形成理想的隔绝屏障，即使过量填充也无法实现。因此，隔离件虽然只是一个配件，却是水平铅酸电池实现工业化生产和应用的关键因素之一，亟需开发组装方便、无损铅丝、具有耐腐蚀性、易于完全密封实现气体和液体隔离的适用于水平铅酸电池的隔离件。

【发明内容】

本实用新型提供一种水平铅酸电池的隔离件，能够供铅丝无损通过，组装方便，易于实现水平铅酸电池单元格之间的密封，解决水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种水平铅酸电池的隔离件，其特征在于，所述隔离件为弹性条形结构，所述条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，所述条形结构沿高度方向的两端均设置有用于容置封装胶的凹槽。多个条形结构可以组合成隔离水平铅酸电池单元格的隔离墙，提供基本密封的物理屏障，而极板的铅丝可以从相邻弹性条形结构的结合处通过；条形结构指的是长度明显大于宽度的形状，并不限定为规则长方体，例如侧面具有一定弧度也属于上述条形结构；尺寸相当是指尺寸基本一致，即在误差允许范围内相同。因为条形结构具有一定的弹性，所以对铅丝没有损伤，在一定的组装压力下，由多个弹性组成的隔离墙就成为了水平铅酸电池单元格之间的密封的第一道防线，同时可以预留通道进行完全的密封；沿高度方向的两端即为条形结构的上端和下端，在条形结构的上端和下端设置凹槽，在组装过程中注入液态封装胶，利用其流动性和粘接性填充预留的和潜在的空隙，固化后实现密封和粘接。

进一步的，每个条形结构至少有一个所述凹槽贯通至条形结构沿长度方向的侧面。也就是说，该凹槽设置为通槽，这样在灌装液态封装胶的时候，可以适量过量保证完全充满通道，多余的液态封装胶可以通过侧面的开口流出到与电池壳的空隙中，也可以使结构中的气泡通过侧面开口排出，提高密封隔离效果。

进一步的，上述隔离件为上下对称结构。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的凹槽。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的多个凹槽。

进一步的，上述隔离件为不对称结构。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有不同数量的凹槽。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有不同形状或者不同尺寸的凹槽。

一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为配对的弹性条形结构，一对条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，每个条形结构仅有沿高度方向的一端设置有用于容置封装胶的凹槽，且配对的条形结构中两个凹槽的朝向相反。该技术方案依据的原理同前，区别在于，前面的技术方案的弹性条形结构为一个整体，而该技术方案的弹性结构为一对配对的弹性条形结构。配对的弹性条形结构在后续组装成隔离墙时需要两两相对排列。

进一步的，上述配对的条形结构未设置凹槽的一端为相互配合的端面，可以二者均为平面，也可以一个波浪，另一个与波浪互补，或者一个齿形，另一个与齿形互补。

进一步的，上述隔离件为橡胶或塑料，如硅橡胶、三元乙丙橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶等，弹性模量在5-50MPa。选定适当的材质和参数，既能保证适宜的弹性，不损伤铅丝，且抗震抗压，又具有耐腐蚀性，不透液不透气，且加工便宜，组装方便。

进一步的，上述隔离件为一体成型，大大降低了加工和组装难度。

进一步的，上述条形结构的宽度为3-30mm。条形结构的宽度比极板间裸露的铅丝的长度略短，可以保证良好的支撑作用和密封效果，也易于加工和组装。

进一步的，上述条形结构沿高度方向的两端设置有与所述凹槽贯通的灌胶孔或灌胶槽。设置竖直的灌胶孔或灌胶槽，可以让组装工序更灵活，可以在所有的隔离件组装完毕后统一进行注胶，同时实现排气和粘合。

进一步的，上述条形结构设置有定位结构。进一步的，上述定位结构为定位孔。相对而言，隔离件是比较小的组装配件，组装精度要求也比较高，否则容易影响电池品质，定位结构或定位孔可以简单有效地解决组装精度问题，方便组装。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型可以组合成隔离水平铅酸电池单元格的隔离墙，提供基本密封的物理屏障，而极板的铅丝可以从相邻弹性条形结构的结合处无损通过，在一定的组装压力下，铅丝周围也不会出现很大空隙，由多个弹性组成的隔离墙就成为了水平铅酸电池单元格之间的密封的第一道防线，同时可以预留通道进行完全的密封；在条形结构的上端和下端设置凹槽，在组装过程中注入液态封装胶，利用其流动性和粘接性填充预留的和潜在的空隙，固化后实现密封和粘接；利用由若干隔离件形成的隔离墙加密封胶，能使水平铅酸电池极板之间密集的铅丝无损无间隙通过，且铅丝周围的小缝隙也被很好地密封，能实现水平铅酸电池单元格之间的密封，理想地解决了水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题，减小了水平铅酸电池的自放电，降低了铅丝的腐蚀，提高了电池芯成组一致性，极大地提高电池的使用性能和循环寿命；本实用新型组装方便，可操作性高，加工成本低，具有良好的抗震抗压性能和抗腐蚀性能，有利于水平铅酸电池实现商业化生产和应用。

【附图说明】

图1为传统水平铅酸电池的电池芯示意图；

图2为实施例一的隔离件的示意图(最左侧为A-A’面剖视图，最右侧为右侧视图，中间三个图从上到下依次为俯视图、前视图或后视图、仰视图)；

图3为实施例二的隔离件的示意图(最左侧为A-A’面剖视图，最右侧为右侧视图，中间三个图从上到下依次为俯视图、前视图或后视图、仰视图)；

图4为实施例三的隔离件的示意图(最左侧为A-A’面剖视图，最右侧为右侧视图，中间三个图从上到下依次为俯视图、前视图或后视图、仰视图)；

图5为实施例四的隔离件的示意图(最左侧为A-A’面剖视图，最右侧为右侧视图，中间三个图从上到下依次为俯视图、前视图或后视图、仰视图)；

图6为本实用新型的组装示意图；

图7为图6局部M的放大图。

标注说明：1，正极板；2，负极板；3，隔膜；4，单元格；5，铅丝；6，极板；7，条形结构；701，凹槽。

【具体实施方式】

下面用具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型不仅局限于以下具体实施例。本实用新型中的方向描述是以极板所在平面为水平面，以电池底壳所在平面为基准面，所述的纵向、横向、竖向分别对应于某一立体结构的长、宽、高方向；本文所述的铅丝也可以为合金铅丝等效果等同于铅丝的导线。

现有技术中的传统水平铅酸电池的电池芯示意图如图1所示，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板1，另一边涂覆负极活性物为负极板2；正极板1和负极板2用隔膜3隔开，按照一定的位置水平交错叠放；板栅裸露的导线即为铅丝5，起到传输电流的作用；图1为三组电池极群，相当于三个电池单元格4；电池芯首末两端为正端子极板和负端子极板，正端子极板仅有一边涂有正极活性物质，另一边作为电池芯的正极输出端，而负端子极板仅有一边涂有负极活性物质，另一边作为电池芯的负极输出端。原结构水平铅酸电池是指不含有隔离件的水平铅酸电池，新结构水平铅酸电池是指含有本实用新型隔离件的水平铅酸电池。

以下所提供的实施例并非用以限制本实用新型所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序，所描述的方向仅限于附图。本领域技术人员结合现有公知常识对本实用新型做显而易见的改进，亦落入本实用新型要求的保护范围之内。

实施例一

一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为条形结构，其高度与水平铅酸电池极板之间的间距相同，在上端和下端均设置有一个用于容置封装胶的对称的凹槽，该凹槽贯通至左右两侧，形成开口。条形结构采用塑料材料一体成型加工而成，宽度以3mm为宜。图2为该隔离件的各个方向的投影图。

实施例二

一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为条形结构，其高度与水平铅酸电池极板之间的间距相同，在上端设置有一个用于容置封装胶的凹槽，但并未贯通至左右两侧；在下端设置有两个平行的、窄的溶于容置封装胶的凹槽并贯通至左右两侧，形成开口。在一定的组装压力下，该结构形成凹槽的壁相当于可形成多层隔离壁，密封隔离效果更好；侧面的开口条形结构采用硅橡胶材料一体成型加工而成，宽度以10mm为宜。图3为该隔离件的各个方向的投影图。

实施例三

一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为配对的弹性条形结构，一对条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，每个高度为间距的一半；每个条形结构沿高度方向的一端设置有一个用于容置封装胶的凹槽并贯通至左右两侧，形成开口，另一端为平面，配对的两个条形结构的方向是相反的，两个平面可以配合形成隔离效果。需要指出的是，配对的条形结构的另一端也可以是其他能够实现气体和液体隔离的配合结构，如形状互补的齿形或者波浪形或者其他等同结构。侧面的开口条形结构采用三元乙丙橡胶一体成型加工而成，宽度以20mm为宜。图4为该隔离件的各个方向的投影图。

实施例四

一种水平铅酸电池的隔离件，所述隔离件为条形结构，其高度与水平铅酸电池极板之间的间距相同，在上端和下端均设置有三个用于容置封装胶的对称的凹槽，该凹槽贯通至左右两侧，形成开口。并列的三个凹槽中间凹槽的宽度较大，两侧的凹槽宽度较窄；这样的按照一定比例设置的宽度不同的凹槽，可在中间凹槽加入过量的封装胶，保证中间凹槽的密封胶固化后形成无空隙、无裂纹的隔离效果，多余的胶会被挤压流至两侧的窄凹槽，留有一定的容置多余胶的空间，同时也相当于形成多层隔离效果，实现单元格之间理想的密封隔离效果。条形结构沿高度方向的两端设置有与沿长度方向的凹槽贯通的灌胶孔。该结构的隔离件可以在组装完毕之后，再通过灌胶孔注入封装胶，利用胶体的流动性填充所有通道；同时，灌胶孔也可以发挥排气的作用，也可兼做定位孔，方便一定精度要求的组装。该条形结构采用丁苯橡胶材料一体成型加工而成，宽度以30mm为宜。图5为该隔离件的各个方向的投影图。

组装效果

图6和图7为包含本实用新型隔离件的组装的水平铅酸电池的电池芯结构。电池芯包括若干水平交错叠放的极板6，极板6包括正极板、负极板以及正端子极板、负端子极板，正极板和负极板用隔膜隔开，,中间有部分裸露的铅丝，首末两端分别为仅有正极活性物质的正端子极板和仅有负极活性物质的负端子极板。图6也为三组电池极群，相当于三个电池单元格；三个电池单元格并列组合。

若干隔离件排成一列形成隔离墙，为位于单元格的两侧，与封装胶固化后共同作用实现单元格的隔离和密封，包括液体和气体的隔离。电池芯的组装过程如下：放一层隔离件7，放一层隔膜和极板6，再放一层隔离件7，再放一层隔膜和极板6，循环放置设定层数，在一定的装配压力下装入电池外壳；密封胶的灌装顺序与灌胶通道的设计相关，可以放一个隔离件7，在纵向凹槽701灌一次密封胶，放隔膜和极板6，使铅丝5通过密封胶，再放一个隔离件7，以此类推，最后再在竖向通道灌一次密封胶；也可以先组装好各层隔离件7、隔膜、极板6，最后统一灌装密封胶，使其流动，充满所有通道；最后固化封装胶(这是简化的组装过程，细节配件的组装没有包含在内)。

按照该过程组装的水平铅酸电池，能有效解决水平铅酸电池单元格之间的窜液或窜气问题，提高电池的性能和寿命。

技术效果比较：

表1有无隔离件对水平电池自放电和循环寿命的影响

表2有无隔离件对水平电池成组一致性影响

Claims (17)

1.一种水平铅酸电池的隔离件，其特征在于，所述隔离件为弹性条形结构，所述条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，所述条形结构沿高度方向的两端均设置有用于容置封装胶的凹槽。

2.根据权利要求1所述的隔离件，其特征在于，每个条形结构至少有一个所述凹槽贯通至条形结构沿长度方向的侧面。

3.根据权利要求1或2所述的隔离件，其特征在于，所述隔离件为上下对称结构。

4.根据权利要求3所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的凹槽。

5.根据权利要求4所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构沿高度方向的两端设置有相同数量的多个凹槽。

6.根据权利要求1或2所述的隔离件，其特征在于，所述隔离件为不对称结构。

7.根据权利要求6所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构沿高度方向的两端设置有不同数量的凹槽。

8.根据权利要求6所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构沿高度方向的两端设置有不同形状或者不同尺寸的凹槽。

9.一种水平铅酸电池的隔离件，其特征在于，所述隔离件为配对的弹性条形结构，一对条形结构的高度与水平铅酸电池极板之间的间距相当，每个条形结构仅有沿高度方向的一端设置有用于容置封装胶的凹槽，且配对的条形结构中两个凹槽的朝向相反。

10.根据权利要求9所述的隔离件，其特征在于，所述配对的条形结构未设置凹槽的一端为相互配合的端面。

11.根据权利要求9或10所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构为设置凹槽的一端为平面。

12.根据权利要求1或9所述的隔离件，其特征在于，所述隔离件为橡胶或塑料。

13.根据权利要求1或9所述的隔离件，其特征在于，所述隔离件为一体成型。

14.根据权利要求1或9所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构的宽度为3-30mm。

15.根据权利要求1或9所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构沿高度方向的两端设置有与所述凹槽贯通的灌胶孔或灌胶槽。

16.根据权利要求1或9所述的隔离件，其特征在于，所述条形结构设置有定位结构。

17.根据权利要求16所述的隔离件，其特征在于，所述定位结构为定位孔。