新型免維護蓄電池的製作方法

2023-05-29 05:45:01 1

專利名稱:新型免維護蓄電池的製作方法
本實用新型涉及一種新型免維護蓄電池，具體涉及蓄電池的結構和壓力限制充電裝置。
為了解決蓄電池電液外漏及在充電後期產生大量氣體，英國專利申請GB2127613採用透氣纖維隔板，充電率不大於C／20時，電池中出現足夠的氧複合。日本湯淺公司研製出新型NP3－6A密封鉛蓄電池，負極高於正極，靠露出電液的負電極吸收氣體。也有很多廠家生產具有催化結構或用第三電極、第四電極消除氣體的密封電池。也有採用耐高壓金屬外殼的密封鎘鎳電池，使用透氣隔膜，電極處於半乾枯狀態，使氣體在電池內部複合。也有採用電池上裝有氣塞的半密封電池，充電後期，氣體帶有少許電液從氣塞中排出。上述電池中有些電池造價較高，大電流放電性能較差。有些需人工維護、汙染環境。大多數電池電極一直浸泡在電液中，氣體複合速率小。另外上述電池充電時需人工管理或需用複雜充電設備，充電時間較長。
實用新型的目的是提供一種新型蓄電池結構和可靠的壓力限制充電裝置，由它們組成的蓄電池電源系統，造價低，全密封，無需維護。
簡要地說，電池的正負電極可以分別複合電池產生的氫和氧。本實用新型設計了電液自循環電池結構，即在電池上增設流動電液貯液室，它在電池中部或下部與電極組相通。充電前貯液室無電液，充電後期，電極產生大量氣體，不斷集聚到電池上部，使電池內部壓力大於貯液室內的壓力，此壓差將浸未電極的流動電液壓入貯液室，使氣體與電極直接接觸，並使電極與氣體接觸面積隨氣體量增加而擴大，提高了氣體與電極複合速率，實現了閉合氣體循環，即正極產生氧與負極反應，通過再充電不斷還原成負極活性物質。另外由於氧與負極反應使負極很難產生氫氣，因此電池能在低壓密封狀態下工作。充電結束，電池內部氣體與電極複合及電池放電消耗部分電液，電池內部壓力小於貯液室的壓力，流動電液又被自動壓回電極組，以供電池放電用。
另外本實用新型提供了一種壓力限制充電裝置，它在貯液室適當高度裝有控制極。充電初期，產生氣體很少，電液接觸不到控制極。充電後期，電池內部壓力增大，貯液室電液上升，它接觸到控制極時，控制極對電池組正負極產生的電壓來控制切斷充電迴路，實現電池充電過程的自動控制。
申請對象與公知的裝置相比有以下優點，蓄電池處於全密封狀態工作，不會排出氣體，不會汙染環境，不會喪失水份，不需維護。另外該電池充電時電池壓力低，電池殼可採用塑料，加工方便，造價低。同時該電池無需過多考慮隔膜的透氣性。可選用穩定性好的隔膜，電液量充足，電液與空氣隔絕，不易被有害氣體汙染，又由於電池充放電時，電液流動，電池內各處電液比重均勻，因此電池壽命長，放電性能好。另外以往採用壓力限制充電法，由於壓力傳感器精度，重複性及靈敏性存在問題，因此很少採用，而本壓力限制充電裝置簡單，充電終止信號直接取自電池內部的壓力，精度高，工作可靠，充電時間短，整個充電過程不需人工管理，大大降低了整個電源系統的造價。
圖1、圖2是本實用新型的結構示意圖，其中圖1的貯液室在電池側面，圖2貯液室在電池上部。圖3是壓力限制自動充電控制裝置的電原理圖。
現在參照圖1、圖2、圖3對本實用新型加以進一步闡述。這種免維護電池結構見圖1、圖2。電池殼〔1〕可用尼龍等塑料塑壓成型，電池殼〔1〕與電極平行的兩側面內壁壓成豎槽作為氣室，以提高氣體複合速率。貯液室〔5〕通過連通管〔2〕與電極組〔3〕相通，使電液能相互流動。貯液室〔5〕內也可裝有吸電液的多孔材料，以利電池傾斜時正常工作。貯液室〔5〕體積一般不大，因電池中的電液大部份都被電極及隔膜吸收，只有少量流動電液，貯液室體積與流動電液之比為10.4，當電池殼強度較大時，縮小這個比例，可提高電池比能量。連通管〔2〕靠近貯液室一端設在貯液室的最下端，靠近電極組一端可根據不同蓄電池充電產生的氣體量和電極對氣體複合速率來確定，產生氣體量小及複合速率大的電池可靠近電池上部。控制極〔4〕為一根對電液無汙染的導電絲，或其它電極材料製成。長度以充電結束時電液剛好觸及到控制極。其中圖2的控制極與安全閥〔8〕合為一體。安全閥〔8〕可防止意外事故。電極組〔3〕設計成負極過量。正負電極可採用雙片中間夾有多孔板或網作氣室，電極組靠近電池殼的兩邊片不包隔膜，以提高氣體複合速率。鉛蓄電池的負極板柵最好採用鉛鈣合金或少銻合金。隔膜採用吸電液較多的材料。電極組上部空間儘量減小，以提高電池比能量。所述的〔1〕〔4〕〔6〕〔7〕〔8〕相接處儘量保證密封。
壓力限制充電裝置見圖3，該充電裝置是電源技術和電子技術的有機結合。它根據電池充電接受能力來確定充電電流大小。充電初期電流大，充電後期電流自動降低，以減少析氣量。Q1、Q2處於開關狀態工作，如充電電源為交流整流電源時可用可控矽代替。該充電裝置充電終止信號是根據電池充電後期產生氣體量來確定，因此它對電池原荷電多少無關。該充電裝置對每一個單體電池都監視，只要有一個電池充到規定值將使Q3、Q4從截止變為導通，關斷Q1、Q2停止充電。充電電路設計一個－2V的電壓是為了保證最下面一個電池最先充到規定值時，給出一個關斷充電迴路的信號。R1限制充電電流值，R2取值保證在充電初期Q1、Q2處於飽合導通。D1為保護兩極管。R3～R7為限流電阻。
申請對象適用製造鉛酸、鎳鎘、鐵鎳、鋅銀、鋅鎳及公用外殼氫鎳電池等。它們特別適用於要求無腐蝕、無爆炸氣體及不便人工維護的場合。
權利要求
1.一種新型免維護蓄電池由電池殼[1]、電極組[3]、電池蓋[6]、安全閥[8]、接線柱[7]、電液組成。其特徵是在電池上增設至少有一個空腔的電液貯液室[5]，通過至少有一個連通管[2]與電極組[3]相通，所述的貯液室[5]中裝有控制極[4]，所述的電池殼[1]內壁有氣室。
2.根據權利要求
1的蓄電池，其特徵在於所述的控制極〔4〕由對電液無汙染的導電材料製成。
3.根據權利要求
1及權利要求
2的蓄電池，其特徵在於充電的終止信號取決控制極〔4〕和電池組正負電極間是否有電壓。
4.根據權利要求
1的蓄電池，其特徵在於所述的電池殼〔1〕的內壁有深0.2～0.5mm，寬為2mm左右的多條槽作氣室。
專利摘要
一種新型免維護蓄電池，採用電液自循環和壓力限制充電裝置。它在電池上設有貯液室與電極組相通。充電產生的氣體將流動電液壓入貯液室，擴大電極與氣體接觸面積，提高氣體的複合速率。充電後期，貯液室中的控制極與電液接觸時產生的電壓來控制切斷充電迴路。當氣體與電極複合後，電液又流回電極，供放電用。從而實現電池密封及充電的自動控制。申請對象適用製造鉛酸、鎘鎳、鋅銀、鋅鎳等電池，它們用於要求無汙染及不便維護的場合。
文檔編號H01M10/00GK86201101SQ86201101
公開日1987年2月18日 申請日期1986年2月26日
發明者王玉傑, 王 忠 申請人:王玉傑導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan