CN2609194Y - 混合电解质阀控密封铅酸电池 - Google Patents

Abstract

比能量高，内阻小，大电流放电性能好，正极膨胀失效缓慢，使用寿命长的混合电解质阀控密封铅酸电池，电池外壳(6)内设有平板型极板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本电池的极群上部和极群周边的区域填充有胶体电解质(2)；胶体电解质(2)包裹覆盖本电池的汇流排(3)且胶体电解质(2)其上层面高出于汇流排(2)5mm～15mm。本实用新型适合作备用电源或循环使用的动力电源。

Description

混合电解质阀控密封铅酸电池

                      技术领域

本实用新型涉及平板型阀控密封铅酸蓄电池。

                      背景技术

铅酸电池作为一种贮能电源在交通、通讯、军事等各行业有着广泛的应用，传统开口式铅酸电池由于其有硫酸泄漏及需经常加酸等问题，因而使用维护比较麻烦。

上世纪70年代，美国GATES公司发明了AGM(Absorb GlassMatter)阀控密封铅酸电池技术(制成的电池以下简称“AGM电池”)，该技术用玻璃纤维板材料做隔板，硫酸电解液被隔板充分吸收，无硫酸泄漏问题，且电池充放电过程中的气体通过玻璃纤维隔板中的空隙得到复合，只有内部气压达到安全阀的开启压力才会释放。但AGM电池其隔板内的电解液会由于热失控而使得吸酸饱和度下降，当电解液减少10％时，电池的容量就会降到80％左右，此时即可认为失效，故这种电池使用寿命较短。

GEL阀控密封铅酸电池技术(制成的电池以下简称“GEL电池”)主要在欧洲国家研究和使用，该技术是在硫酸电解液中加入适量的二氧化硅，使其形成胶状，灌入电池中处于不流动的胶态，充放电过程中产生的气体通过胶体微孔进行传递复合，内部气体达到安全阀开启压力后释放。但GEL电池由于采用管式极板，导致电池重量增加，电池的比能量和大电池放电性能下降，且制造技术比较复杂，技术稳定性不够高，成本较高。

上述两种技术均实现了阀控密封，因此逸出的酸雾极少，不会对建筑物及设备产生危害，同时水损失速度极其缓慢，无需加酸维护。我国在90年代初引进了AGM技术生产通信电池，经过十多年的发展，AGM技术的阀控密封铅酸电池已在通信、电力、铁路、军工和电动车等行业得到了广泛的应用，GEL技术的电池主要在欧洲生产，我国在上世纪末才引进。阀控密封电池一开始因其具有密封免维护的优点而得到快速的推广，经过十多年的使用，发现了它存在一些缺点，且随着其它电源技术(镍氢电池、碱锰电池、锂电池、燃料电池等)的发展，对铅酸电池也提出了更高的要求。

AGM电池和GEL电池各有其优缺点，对比如下：

比较项目           AGM电池             GEL电池

比能量Wh/Kg        30～35              25～30

电池内阻           较低                低

大电流性能         好                  一般

电解液分层         有                  无

使用寿命           10～15年            15～20年

工艺性能           简单                复杂

技术稳定性         稳定                不稳定

制造成本           0.7元/Ah            1.0元/Ah

                      发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有AGM电池和GEL电池的上述不足之处，并综合这两种电池各自的优点，从而提供本实用新型的一种混合电解质阀控密封铅酸电池。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是在电池外壳内设有平板型极板和吸收有硫酸的AGM隔板，其特殊之处是在本电池的极群上部和极群周边的区域填充有胶体电解质。

所述的胶体电解质包裹覆盖本电池的汇流排且胶体电解质其上层面高出于汇流排5mm～15mm为宜。

所述的AGM隔板是一种用玻璃纤维材料制作的对硫酸电解液具有强吸收性能的隔板。采用这种隔板的电池，其中的硫酸电解液被隔板充分吸收，电池不会出现硫酸泄漏的问题。

本实用新型采用平板型正、负极板，避免了采用管式极板导致电池重量增大，比能量和大电流放电性能不够高的缺陷。

本实用新型中的胶体电解质，以其总重量为基准由15～30％的硫酸、3～10％的粉末二氧化硅和余量的纯水配制而成；其中粉末二氧化硅为成胶剂。

本实用新型的电池生产工艺基本上与AGM技术电池生产工艺相同，电池完成充电活化下线后，用普通注胶机灌入一定量的预先配制好的胶体电解质，经贮存所需时间后即得成品。

本实用新型由于采用平板型极板和吸收有硫酸的AGM隔板，在电池极群的上部及周边区域填充有胶体电解质，在电池使用过程中，当AGM隔板吸酸度下降时，胶体中的硫酸电解质就会向隔板中扩散，以补充电解质的不足，故本实用新型的电池具有比能量高，内阻小，大电流放电性能好，使用寿命长的特点，它克服了AGM电池和GEL电池的不足，并综合了这两种电池各自的优点。本实用新型还具有这些优点：胶体的加入后，电池的汇流排处于电液保护状态，可以避免AGM电池中的负极汇流排腐蚀问题；电池四周的空隙被胶填充后，极板膨胀的空间大大减小，电池极群的压力得到保持，使电池正极膨胀失效得以延缓。本实用新型的电池能更好满足通信后备、铁路、电力、太阳能光伏贮能及电动车等领域的需要。

                     附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

                   具体实施方式

混合电解质阀控密封铅酸电池，电池外壳6内设有平板型极板4和吸收有硫酸的AGM隔板5，在本电池的极群上部和极群周边的区域填充有胶体电解质2，胶体电解质2包裹覆盖本电池的汇流排3且胶体电解质2其上层面高出于汇流排5mm～15mm。

下面说明两例本实用新型的电池其胶体配制、灌胶及电池比能量和循环充放电次数测定结果：

将100kg纯水置于塑料搅拌桶内，边搅拌缓慢加入98％浓硫酸25kg，待溶液冷却到30度以下，缓慢加入化学纯的二氧化硅粉末6kg，继续搅拌30分钟后放置待用；

(1)NM450铁路内燃机车电池，按照常规工艺活化下线，将已配置好的胶体进行搅拌至稀，称取0.8kg通过漏斗加入电池内。未灌胶前电池重量为36.5kg，灌胶后重量为37.3kg，比能量分别为32.87Wh/kg和32.17Wh/kg，按铁路电池标准进行放电次数测试，分别为8000次和13000次；

(2)GFM500通信后备用电池，按照常规工艺活化下线，将已配置好的胶体搅拌至稀后称取0.65kg通过漏斗加入电池内。灌胶前后电池重量分别为34.5kg和35.15kg，比能量分别为33.62Wh/kg和33.00Wh/kg(国外某公司同型号胶体电池比能量仅为25.8Wh/kg)，循环寿命100％DOD分别为120次和180次。

Claims (2)

1、混合电解质阀控密封铅酸电池，电池外壳(6)内设有平板型极板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本电池的极群上部和极群周边的区域填充有胶体电解质(2)。

2、如权利要求1所述的混合电解质阀控密封铅酸电池，其特征是所述的胶体电解质(2)包裹覆盖本电池的汇流排(3)且胶体电解质(2)其上层面高出于汇流排(2)5mm～15mm。