CN2155077Y

CN2155077Y - 铁路客车用氢镍蓄电池

Info

Publication number: CN2155077Y
Application number: CN93202497U
Authority: CN
Inventors: 叶霁生; 李森柱; 张新盛; 朱金庸
Original assignee: Tech Development Department Science And Tech Society Harbin Railway Bureau (
Current assignee: Tech Development Department Science And Tech Society Harbin Railway Bureau (
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2003-02-12

Abstract

一种由电池、极板耳、电桩衬套、负集电柱、电解液、自动排压阀及注液口、正集电柱、正极板、隔离板和负极板组成的铁路客车用氢镍蓄电池，如图1所示。电池槽上的电池槽盖盖在电池槽筒上，电池槽底装在电池槽筒下部。电池槽内装有氢镍极板组和碱性电解液。极板耳焊接在正极电柱和负集电柱上。自动排压阀及注液口由阀芯、阀座、弹簧和调节螺丝组成。正极板和负极板组成极板组，隔离板放在极板组的各极板之间。

Description

本实用新型属于蓄电池的改进。

铁路客车用氢镍蓄电池适合于作为铁路旋客列车的供电电源。特别是当列车停车时，该蓄电池可作为车厢照明和风扇的主电源。有时也为空调机和开水炉提供电源。

现有铁路旋客列车用蓄电池为铅酸蓄电池。这种蓄电池的使用寿命一般只有3～4年，且放电能力差，过放电后极板硫化、弯曲，使蓄电池报废。此外，这种蓄电池还需经常添液维护。

本实用新型的目的是提供一种使用寿命长：8～10年，不需日常维修，能快速充电，放电能力强，具有过放电保护能力，即当使用大电流充电时，电压的升高也很小的铁路客车用氢镍蓄电池。这些特性特别有利于蓄电池的密闭。

发明机理：

本实用新型中描述的氢镍蓄电池的负极采用了贮氢材料的氢，正极的活性材料是氢氧化镍，用MH／Ni蓄电池表示。MH表示贮氢材料的金属氢化物。

负极板组由具有混合稀土吸氢合金MnNis－x－y－zAxByCz粉末制成。Mm为混合稀土。A＝Mn，Sn，BeB＝A1，Ca，Mg，Zr。C＝Co，Cr，V。O＜X＜0.5，O＜y＜0.5，O＜Z＜1。其化学反应式为：

正极

充电：Ni（OH）₂＋OH^－→NiOOH＋HzO＋e^－

过充电：4OH^－→2HzO＋O₂＋4e^－

放电：NiOOH＋HzO＋e^－→Ni（OH）₂＋OH^－

反极：2HzO＋2e^－→Hz＋20H^－

负极

充电：M＋HzO＋e^－→MH＋OH^－

过充电：2HzO＋O₂＋4e^－→40H^－

MH＋OH→M＋HzO＋e^－

放电：MH＋OH^－→M＋HzO＋e^－

反极：Hz＋2OH^－→2HzO＋2e^－

总反应

MH＋NiOOH＋KOH (放)/(充) M＋Ni（OH）₂＋KOH

本实用新型中，负极采用的容量应过量，氢氧化镍电极处于过充电状态时产生氧气。该氧气在负极上重新化合为水，并产生热。因此长期具有过放电保护能力。逆反应时，在正极上产生的氢气，在负极上重新化合。因此，本实用新型具有快速充电、放电的良好特性。即使使用大电流充电，内压升高也很小。

图1为铁路客车用氢镍蓄电池的单体结构图

图2为铁路客车用氢镍蓄电池的排气阀及注液口的剖面图

图3为正、负极板与隔板之间的装配关系图

铁路客车用氢镍蓄电池由电池槽1、极板耳2、电桩衬套3、负极电柱4、电解液5、自动排压阀及注液口6、正集电柱7、正极板8、隔离板9和负极板10组成。

自动排压阀及注液口6由阀芯11、阀座12、弹簧13和调节螺丝14组成。

电池槽1由电池槽盖15、电池槽筒16和电池槽底17三部分组成。电池槽盖15盖在电池槽筒16上。电池槽底17装在电池槽筒16的下部。

为了将正负极板8、10分别连接在正集电柱7和负集电柱4上，在极板上装有极板耳2。极板耳2焊接在正集电柱7和负集电柱4上，组成了极板组。

在电池槽1内装有氢镍极板组和碱性电解液5。自动排压阀和注液口6装在氢镍蓄电池的中部。

电桩衬套3由防碱橡胶制成，用于密封正集电柱7和负集电柱4。由若干片正极板8和负极板10组成极板组。若正极板8为n片，那么，负极板10则为n－1片。将隔离板9放入极板组的各极板之间。

本实用新型中，因氢镍蓄电池单体的公称电压为1.2V，为适应铁路客车需要，将单体蓄电池经串、并联后组成容量为400AH，电压为48V的氢镍蓄电池组，并用金属槽制成密封型。

正极板组采用氢氧化镍为活性材料。正负极板间用尼龙无纺毡为隔板，用金属镀镍板制成电池槽，槽内有KOH电解液。

实施例：

负极板10的制备：负极板10采用储氢合金粉末。储氢合金粉末的组成为：MmNi3.55，Mn0.4，Al0.3，Cc0.75。通过化学镀膜的形式在合金粉末表面镀一层厚度为2微米的铜。镀膜前，应对合金粉末进行活化和敏化处理。镀膜时，用甲醛水溶液作还原剂，将经过表面活化处理，并镀有铜膜的混合金粉末与重量百分比为8％的聚四氟乙烯乳液调成粉状物，在60～100℃温度条件下，多次滚压成为0.4mm厚度的合金粉片，再将该片用1t／cm²的压力压在镍导电基板的一面上，以制成储氢合金极板。

镍导电基板用板栅：基板板栅的作用是在增加极板的电导率及机械强度的同时，防止烧结时产生的收缩，用直径为0.2mm的金属镍线编织成18目的网。如果用粗金属线编织金属网，金属网上的孔较小，强度较高，但减少了原料粉末的填充量。使极板的有效面积变小，电极容量降低，并使通过网孔的粉末的烧结变坏，这也是正极板起泡的原因。此外，基板板栅表面的污垢将妨碍烧结时板栅和原料粉末之间的结合。为了除去污垢，采用在700～800℃的温度条件下进行退火的方法。基板用原料粉末为高纯度、低氧化度的镍粉，如羰基镍粉末。

基板的烧结：对烧结式基板的要求是孔率大、表面积大、有适当的孔径及其分布、导电性好、机械强度高。本实施例中的孔率为 85％。烧结时，首先将基板用板栅放在石墨模型中。然后，将原料粉末在几乎不加压的情况下填充到基板用板栅上，用石墨覆盖后送入烧结炉中。在氢、氮等还原气流中进行烧结，烧结温度为850℃。在同一气流中冷却到接近室温之后，再从炉中取出。

正极板8的制备：将镍导电基板装到容器中，将硝酸镍溶液装入容器内。为了增加电极容量和延长使用寿命，在硝酸镍溶液中加入了6％的钴。然后，将基板取出，并浸渍在80℃的20％的氢氧化钠水溶液中，以基板作阴极进行电解还原。然后，用水将气孔中的氢氧化钠清洗干净，并干燥。隔离板9用尼龙制成。

电解液5用比重为1.25的KOH溶液作为蓄电池的电解液。用20克／升的氢氧化锂作为电解液的添加剂。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、能量密度高，是现有镉／镍蓄电池能量密度的1.5倍。

2、密封性能好，耐过充放电能力强。

3、安全、可靠性好，不含Ca有毒物质。

4、寿命长，不用维修。

Claims

1、一种由电池槽、极板耳、电桩衬套、负集电柱、电解液、自动排压阀及注液口、正集电柱、正极板、隔离板和负极板组成的蓄电池，其特征在于：电池槽由电池槽盖、电池槽筒和电池槽底组成，电池槽盖盖在电池槽筒上，电池槽底装在电池槽筒的下部；电池槽内装有氢镍极板组和碱性电解液，极板耳焊接在正极电柱和负集电柱上；电桩衬套由防碱橡胶制成；自动排压阀及注液口由阀芯、阀座、弹簧和调节螺丝组成；正极板和负极板组成极板组，隔离板放在极板组的各极板之间；正极板采用氢氧化镍为活性材料，负极板由混合稀土吸氢合金；Mmni5-x-y-z，AXBYC2粉末制成；Mm为混合稀土，A=Mn，Sn，Be，B=Al，Ca，Mg，Zr，C=Co，Cr，V；0＜X＜0.5，0＜Y＜0.5，0＜Z＜1。