CN2473752Y - 新型阀控密封型铅酸蓄电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及对阀控密封型铅酸蓄电池结构的改进,所改进的方案是原基础上将壳内空间分隔成独立的极板槽和补液槽两个独立部分,两槽之间底部借助堵在连通孔上的微孔材料堵头实现微渗性连通,两槽上部隔板上设有回流孔,从而形成一个稳定的微渗循环,使补液槽内加入的纯净水可以缓慢而均匀地加入电解槽内,彻底解决密封免维护蓄电池因失水现象而造成酸浓度增加和极板的盐化损耗,从而可延长电池充放电寿命50%以上,解决了本行业中的一个重大技术难题。
Description
本实用新型属于对免维护阀控密封型铅酸蓄电池结构的改进。
在科学技术飞速发展的今天，电池领域亦经历着翻天覆地的变化。新型高能量高效率电池的诞生已经促进了众多行业的革命。然而做为动力电池，特别是用来做代步的交通工具上，至今仍然无法取代铅酸蓄电池的地位。铅酸蓄电池以其能量价格比的优势仍占据交通车辆应用中的统治地位。铅酸蓄电池本身笨重，难维护，寿命短等因素实实在在地阻碍着在交通工具上的应用推广。做为阀控密封型铅酸蓄电池已经在绿色交通工具中确立了它们的主导地位，这是普通的富液型电池无法相比的。但这种结构的蓄电池属于贫液性，也就是说从化学结构的角度考虑，密封型铅酸蓄电池中电解液的裕量很有限的。而所谓密封型并不是严格的密封。在这类电池的结构中必须留有一个带有单向逆止阀控制的排气孔。大电流充放电时造成的气体膨胀，以及电化学反应过程中释放出来的末能还原的氢气和氧气，必须从阀控排气孔中排出去，以保证壳体的安全。这样，随着气体的微量排出就出现失水现象，这对于本来电解液裕量少的电池来讲是十分不利的因素。失水造成的电解液酸浓度的增加，能使电池的能力明显下降，并直接导致电极板的盐化甚至损耗、坏死。曾经有人对密封型铅酸蓄电池的失水后补液做过大量的试验和尝试。但经验告诉我们，用常规方法打开密封型蓄电池的小盖板，从唯一的排气孔(或者干脆再设计一个备用补液孔)中注水都是不允许的。这样加水的结果对贫液型铅酸蓄电池来讲，结果是适得其反。它无法解决因长期使用中失水造成硫酸沉淀和电解液浓度分布不均匀。反而加剧电解槽内上下部硫酸浓度下降和整体电解液酸度的不均匀性，直接造成短路现象的发生，加速极板的损坏。也就说这种补水方法无法使电解槽内的硫酸浓度恢复到原始的均匀状态，如何解决失水现象，以保持阀控密封型铅酸蓄电池的有效寿命已成为本领域内技术人员极想解决而又解决不了的一个难题。
本实用新型的目的即是提供一种阀控密封型铅酸蓄电池的新式结构设计，使得阀控密封型铅酸蓄电池能得以合理的补液，克服失水造成损害以提高其循环放电的寿命。
本实用新型的关键在于如何实现缓慢而均匀的补液过程，从而保证这种贫液性铅酸蓄电池电解液酸度的均匀性。为此在原有阀控密封式壳体的壳内正负电极板分布的基础上，从壳内空间中独立隔出一个补液槽空间，从而使壳内形成了极板槽和补液槽两部分空间。在补液槽中注入将要补入电解液中的纯净水。在结构设计中两个槽之间隔板底部设计有一个连接通道。通道用微孔材料堵头封死，从而使得补入的纯净水只能通过微孔材料缓缓地渗入极板槽吸进并溶合在电解液中，其渗入的速度不仅仅与微孔材料的渗透率有关，还与两槽之间形成渗透压差相关。所以，在注入的纯净水的高度应等于或微高于电极板的高度以形成初期压差，防止电解液反渗透。在使用中或大电流充电过程产生的过量气体通过逆止阀排出气体并引起失水的同时会产生电解槽上部的微小负压，这个负压会形成补液槽和极板槽之间的压差加大，加速纯净水通过微孔材料堵头向极板槽内渗透。这种渗透是均匀而随机形成的，在环境条件不同的情况下实现自动调节，从而保证了在失水下的电解液中酸的饱合浓度和均匀度保持不变，使电解液中的化学成份形成微变化进入动平衡状态，而且是在连续充放电过程中随机调整的。为防止补液槽内液面下降形成负压而影响补液的持续进行，特别在补液槽和极板槽的分隔板上部设计了一个回流孔。这样在产生余量气体加大压力时通过回流孔调节了两槽之间的压力平衡不会造成电解液的回渗，而在充放电完成以后由于逆止阀关闭，温度降低而形成负压回调的同时，已经同时在进行补液过程，使一定量的补充纯净水微量渗入，实现了本项改进的目的。
下面结合附图进一步说明本实用新型的发明目的是如何实现的。
图1为本实用新型的基本结构示意图。
图2为12V组合蓄电池壳体结构示意图。
其中1为槽间连通孔，1A为微孔材料堵头，2为补液槽，2A为补入的纯净水，3为极板槽，3A为极板，3B为电解液，4为壳体，5为加水孔，5A为加水孔胶塞，6为补液槽封装压盖，7为正极板引出端子，8为排气阀孔，8A代表排气逆止阀，9为壳体小盖板，10为负极板引出端子，11为与电池壳体4配套的上密封盖板，12为正负极板间的隔离纤维板，13为回流气孔，14为单体间隔板，15为观察窗口，15A为透明玻片，16为槽间分隔板。
根据附图给出的结构示意图可以看出，改进后的蓄电池结构基本保持原阀控密封型铅酸蓄电池的基本结构。只是将密封壳体4、11内的空间由分隔板16划为补液槽2和极板槽3，并在补液槽2注入了待补充的纯净水2A。为保证随机缓注和动态平恒的目的，在补液槽2与极板槽3之间分隔板16的底部设置有连通孔1，将微孔材料制的堵头1A封填在该通孔1处形成一个微渗透连通结构。并在隔板1上部设置有回流气孔，以保证这种渗透补液的动平衡过程得以随机调整并持续进行。
根据反复试验修正得出的数据证明，补液槽2与极板槽3在壳内的有效空间容积比为0.8∶10至1.2∶10。在这个比例下所存入的补充纯净水可以维持正常的动态补给。当纯净水液面消耗到一定程度时，可以打开设置在补液槽2上方的密封胶塞5A和封装压盖6，通过加水孔5补充注入纯净水以维持循环充放电过程中电解液中均匀而稳定动平衡过程。这时补入的液体并不会直接进入电解槽，也不会直接接触极板，而是随着以后的充放电循环过程去完成缓慢而均匀的渗透补充，使得解决失水现象不但可能，而且找到了一个切实可行的技术方案。
为了更好了解蓄电池内失水的状态和掌握进一步补水的时机，在本次设计中在组成补液槽2的壳体侧壁上开设一个由透明玻片15A组成的观察窗口15，并在上面设计上刻度标线以利于观察补液槽2中的水位，一旦得到了警界水位立即开盖补水，维持蓄电池电解液浓度的平衡值，这样既可以保留密封型铅酸蓄电池的免维护优势，又克服了其失水的弱点。
根据实验所需用的微孔材料堵头1A可采用微孔陶瓷制成其透水率为8-12小时，该指标的含义是微孔的渗透水能力是当用这种材料制成直径为20cm，厚度为0.48cm，高度为25cm的筒形容器装满普通软水(即100℃沸腾后的软水)渗漏达50％所需的时间，即为其微孔陶瓷的透水率指标。本实用新型所需的材料渗透水率为8-12小时。堵头1A可以制成与补液槽2的截面形状相同的微孔陶瓷板，并封装在连通孔1处。
2V以上的单体组合型动力电池壳设计中可以将整个壳体用隔板14分割成单体独立空间组合。每个独立空间再用分隔板16分隔成独立的补液槽2和极板槽3。再将每个独立补液槽按上述的设计改造即成为本实用新型所述的具有随机缓渗补液，保持稳定均匀电解液浓度效果的新型蓄电池。
总之，按以上改进构思制成的新型阀控密封型铅酸蓄电池内部形成相对独立的两部分槽体空间。当电池密封盖11与壳体4粘接封装完成以后，即可由排气阀孔8处注入极板槽3内适量的电解液(按隔板、极板的饱和吸附量进行计算)，此时注入电解液不会立即渗入注液槽2内(因注入时间极短，壳内电解内余量液体极少)，再将纯净水从加水孔5加入到标准刻度线，然后塞上加水孔胶塞5A，装上封装压盖6，再装上逆止阀8A，加装电池壳上小盖板9，整个电池就已经组装完毕可以进入充放电循环的状态。进入充放电过程后以上结构可以实现补水，对电解液进行调制，稳定电解液浓度平衡均匀度的作用，使电池极板槽3内的电解液状态较长时间保持在原始的良好状态，有效地防止酸浓度加大和极板盐化损耗的产生。经试验证明其在额定电流下的充放电次数，在及时加补纯净水的条件下可以提高50％以上。其效果明显，本实用新型将为铅酸蓄电池使用寿命的进一步提高提供一个可以实施的技术方案。
Claims (6)
1、一种改进的阀控密封型铅酸蓄电池，其基本结构中包括带逆止阀(8A)的排气孔(8)的密封壳体(4、11)，壳体中的电解液(3B)和浸润电解液(3B)的极板(3A)及引出壳体的正负极端子(7、10)，其特征在于壳体(4、11)内形成的空间被分隔成独立的极板槽(3)和补液槽(2)两部分空间，分隔两槽的隔板(16)底部设有连通孔(1)和堵在连通孔(1)上的微孔材料制成的堵头(1A)，两槽分隔板(16)的上部设有回流气孔(13)，在补液槽(2)内可充入纯净水(2A)。
2、根据权利要求1所说的铅酸蓄电池，其特征在于由2V以上单体电池形成的组合电池结构中壳体空间可以由分隔板(14)将壳体空间分割为独立的单体空间，再将每个单体空间由分隔板(16)分成独立的极板槽(3)和补液槽(2)空间两部分。
3、根据权利要求1或2所说的铅酸蓄电池，其特征在于所说的补液槽(2)与极板槽(3)所占壳体内有效空间容积之比为0.8∶1 0至1.2∶10。
4、根据权利要求1或2所说的铅酸蓄电池，其特征在于补液槽(2)的上方壳体上设有加水孔(5)和封装压盖(6)，加水孔(5)上配置加水孔胶塞(5A)。
5、根据权利要求1或2所说的铅酸蓄电池，其特征在于在壳体(4)侧壁上设有补液槽(2)的液位观测窗口(15)，窗口借助透明玻璃板(15A)密封并划有标志线。
6、根据权利要求1或2所说的铅酸蓄电池，其特征在于所说的微孔材料制成的堵头(1A)，其微孔材料为微孔陶瓷制成的与补液槽(2)横截面相同的陶瓷板，封装在连通孔(1)处，透水率为8-12小时。
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