一種輕型、環保鉛酸蓄電池的製作方法

2023-05-11 04:13:31 1

一種輕型、環保鉛酸蓄電池的製作方法
【專利摘要】一種輕型、環保鉛酸蓄電池，採用多孔陶瓷板材料製作電池正極和負極的骨架替代鉛合金欄板，在多孔陶瓷板裡面熔入鉛填充貫通的小孔，在陶瓷板的表面塗刷氧化鉛或鉛活性物質作為電池的正極或負極，採用多孔耐酸陶瓷板做隔板，然後將它們放置在盒子裡，製作一個能夠通過所有極耳的蓋板蓋住外殼並密封只露出極耳，採用鉛-鋁複合材料連接端子連接極耳並用鉛焊牢靠，灌入硫酸溶液，正極端子採用棒狀作引出線引出並塗紅色，負極端子採用長方體狀作引出線引出並塗黑色以區別於正極的一種輕型、環保鉛酸蓄電池。
【專利說明】一種輕型、環保鉛酸蓄電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種輕型、環保鉛酸蓄電池，具體地說是用於電動汽車作能源儲備和驅動汽車使用，同時也可以作為各種需要進行能源儲備和電氣設備啟動使用，屬於鉛酸蓄電池【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前，用於電動汽車作能源儲備和驅動汽車的鉛酸蓄電池主要是閥控鉛酸電池，在電池中，一部分數量的電解液被吸收在極片和隔板中，以此增加負極吸氧能力，阻止電解液損耗，使電池能夠實現密封。
[0003]目前閥控鉛酸電池的結構主要是正極為鉛-銻-鈣合金欄板，內含氧化鉛為活性物質；負極為鉛-銻-鈣合金欄板，內含鉛活性物質；隔板採用無紡超細玻璃纖維，在硫酸溶液中化學性能穩定，多孔結構保持活性物質反應所需的電解液；在電池的電化學反應中，硫酸作為電解液傳導離子；外殼和蓋子為ABS樹脂；安全閥材質為耐酸和抗老化的合成橡膠，帽狀閥中有氯丁二烯橡膠製成的單通道排氣閥；根據電池的不同，正負極鉛質端子可為連接片、棒狀、螺柱或引出線，端子的密封為可靠的粘結劑密封，密封件的顏色:紅色為正極，黑色為負極。
[0004]上述電池從結構上說已經比較完美，可靠，目前在市場上大量使用，但是閥控鉛酸電池如果作為驅動汽車動力使用時由於其自身太重、存儲比量低，影響了汽車的行駛裡程。目前採用閥控鉛酸電池製造的小汽車充電一次一般行駛裡程在100-200公裡，其主要原因是使用鉛-銻-鈣合金欄板作為骨架而使附著在鉛合金欄板上不發生電化學反應的鉛和氧化鉛太多，蓄電池內各個極耳的連接導體採用高密度的鉛，從而導致鉛酸蓄電池的自身比重過大，因而制約了鉛酸電池汽車的發展。
[0005]上述電池採用玻璃纖維材料作隔板，而玻璃纖維材料不易分解、破壞環境、不環保。
[0006]因此，發明一種重量輕而電池容量不變或增大且能加深放電、儘量減少使用鉛和其它破壞環境材料的輕型、環保鉛酸電池，延長電動汽車的續航裡程，可以使電動汽車得到快速的發展，對解決汽車蓄能和驅動具有非常大的現實意義。

【發明內容】

[0007]為了克服上述鉛酸蓄電池的不足之處，在保持鉛酸蓄電池在蓄電容量不變且能增大的情況下儘可能少使用鉛、氧化鉛和鉛合金並同時配合使用其它輕金屬代替一部分重金屬鉛、加深蓄電池的放電量、減輕鉛酸蓄電池本身的單位體積重量、減少環境汙染是一個重大課題。
[0008]由於鉛酸蓄電池裡的硫酸溶液具有很強的腐蝕性，絕大多數金屬材料都會被硫酸腐蝕而生成其它硫酸鹽物質不再發生電化學反應，而高分子有機材料不耐高溫，因此選擇一種耐腐蝕、耐高溫、吸水性好、導電、匯流性好的輕質材料製造蓄電池的極板和連接端子是製造輕型鉛酸蓄電池的關鍵。
[0009]鉛的密度是11.34克/立方釐米、熔點為327.5°C，用作鉛酸蓄電池負極的活性物質。二氧化鉛(Pb02)的密度是9.375克/立方釐米、290°C分解，用作鉛酸蓄電池正極的活性物質。鋁的密度是2.7克/立方釐米、熔點為660°C。耐酸多孔陶瓷板的密度為0.2-1.5克/立方釐米,耐800°C以上溫度。
[0010]本發明的主要內容是，提供一種在製造鉛酸蓄電池時，能夠耐硫酸腐蝕、耐高溫、吸水性好的多孔耐酸陶瓷板替代目前使用的鉛合金欄板，在多孔耐酸陶瓷板裡熔入鉛填充多孔陶瓷板裡面貫通的小孔形成一個鉛絲網作導電和匯流、並在電化學反應中吸附鉛與氧化鉛活性物質，然後在熔入了鉛的多孔陶瓷板上面刷塗一層鉛活性物質的需要量作為電池的負極極板，在上面刷塗一層氧化鉛活性物質的需要量作為電池的正極極板，在鉛和氧化鋁活性物質與硫酸溶液發生電化學反應時，蓄電池的蓄電容量保持不變或因多孔陶瓷板的表面積增大而使蓄電池的蓄電容量增大，採用密度更小、吸水率高的多孔耐酸陶瓷板作隔板隔離正極和負極，採用耐腐蝕、導電性能更好、密度為2.8-4克/立方釐米的鉛-鋁複合材料作為極板的連接端子製造的鉛酸蓄電池。
[0011]本發明使用耐酸多孔陶瓷板而不使用鉛合金可以減少鉛的使用量，同時也沒有其它合金金屬與硫酸反應生成其它硫酸鹽而發生自放電，因此可以提高蓄電池的使用效率和壽命。同時多孔陶瓷板的表面積遠大於現在鉛酸蓄電池使用的鉛合金極板的表面積，可以讓更多的鉛和氧化鉛發生電化學反應而提高電池的比容量。
[0012]本發明採用熔入鉛填充多孔陶瓷板裡面貫通的小孔方式可以使多孔陶瓷板內形成一個密集的鉛絲網而起到快速匯集電流的作用，可以提高電池的使用效率。
[0013]本發明採用密度更小、吸水率高的多孔耐酸陶瓷板作隔板。耐酸多孔陶瓷板在硫酸溶液中化學性能穩定，多孔結構可以提高活性物質反應的速度、有助於保持活性物質反應所需的電解液，防止活性物質脫落、不汙染環境，可以減輕保護環境的壓力、是一種環保
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[0014]目前大量鉛酸蓄電池的極板與極板之間的連接端子採用鉛材製作，而鉛的密度為
11.34克/立方釐米，為了進一步降低蓄電池的單位體積比重量，本發明採用耐腐蝕、導電性能更好、密度為2.8-4克/立方釐米的鉛-鋁複合材料作為極板的連接端子可以進一步降低蓄電池的單位體積比重量。
[0015]鉛-鋁複合材料連接端子的製作:首先根據電池極板之間的距離、極板的可蓄電容量和極板的厚度設計端子的大小、形狀和尺寸，然後通過鑄鋁型材加工製作成帶有「凹」形夾板的鋁合金端子，再在鋁合金端子的表面鍍或刷或塗一層電解鉛，這樣製作出一種能夠耐硫酸腐蝕的鉛-鋁複合材料連接端子。
[0016]由於鋁材料很容易被硫酸腐蝕，因此在使用鋁材料作為連接端子時要在鋁質連接端子的表面覆蓋一層薄鉛防硫酸腐蝕，本發明利用鋁材優良的導電性能、低密度和鉛耐硫酸腐蝕的特性製作鉛-鋁複合材料連接端子。
[0017]本發明利用金屬鉛的硬度小於多孔陶瓷板的硬度特性，採用表面是鉛質材料的鉛-鋁複合材料連接端子的「凹」形夾板通過緊密配合的接觸方式，卡接電池極板的極耳並用鉛焊補縫隙以保證極板與端子之間連接的可靠、有效和牢固。
[0018]通過封閉各個電池組而只露出各電池極板的極耳，然後採用鉛-鋁複合材料連接端子連接各極板的極耳並作導線引出可以完全解決硫酸腐蝕鋁的問題。
[0019]本發明可以顯著的減輕鉛酸蓄電池的重量，使用本輕型鉛酸蓄電池製造的電動汽車可以顯著的增加汽車的續行裡程，可以大量減少對金屬鉛的使用量而更好的保護環境，可以減少蓄電池的發熱量、節約電能，提高蓄電池的使用效率和蓄電比容量，具有廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0020]下面本發明將結合以下設計實施例作進一步描述:
[0021]本實施例為設計製造一個12V、300Ah的輕型蓄電池，採用耐硫酸腐蝕的多孔陶瓷板製作電池的正極和負極，該陶瓷板的密度為0.7克/立方釐米，正極陶瓷板的尺寸為240*160*2.2mm，在每片多孔陶瓷板裡面熔入30g鉛填充貫通的小孔、共30片，然後在每片熔了鉛的陶瓷板的表面塗刷氧化鉛活性材料315g ;負極陶瓷板的尺寸為240*160*2mm，在每片多孔陶瓷板裡面熔入25g鉛填充貫通的小孔、共36片，然後在每片熔了鉛的陶瓷板的表面塗刷鉛活性材料215g ;採用密度為0.3克/立方釐米、尺寸為240*160*lmm、吸水率高的耐酸陶瓷板做隔板隔離正極和負極，然後將它們放置在採用ABS樹脂製作的蓄電池外殼盒子裡形成6個小電池組，再採用ABS樹脂製作一個能夠通過所有極耳的蓋板蓋住蓄電池外殼並密封只露出極耳，採用具有優質耐酸和抗老化的合成橡膠製作安全閥，帽狀閥中有橡膠製成的單通道排氣閥安裝在該蓋板上，蓋板上有幾個能夠密封的洞作灌硫酸使用，採用密度為3.4克/立方釐米的鉛-鋁複合材料連接端子連接各個對應的極耳並用鉛焊牢靠，打開蓋板上的洞灌入硫酸溶液作電解液傳導離子並產生電化學反應，然後密封洞口，正極端子採用棒狀作引出線引出並塗紅色，負極端子採用長方體狀作引出線引出並塗黑色以區別於正極，製作完成一個重量23kg左右、12V、300Ah、尺寸為26*18*45cm的輕型、環保鉛酸蓄電池。
【權利要求】
1.一種輕型、環保鉛酸蓄電池，其特徵是採用耐酸多孔陶瓷板作電池正極和負極的骨架替代鉛合金欄板，在耐酸多孔陶瓷板裡熔入鉛填充多孔陶瓷板裡面貫通的小孔形成鉛絲網，再在陶瓷板上塗刷氧化鉛或鉛活性物質作電池的正極或負極，採用多孔陶瓷板做隔板，使用硫酸作為電解液傳導離子，外殼和蓋子採用ABS樹脂，採用鉛-鋁複合材料端子連接極耳並作引出線引出，正極的鉛-鋁複合材料端子採用棒狀引出並塗紅色，負極的鉛-鋁複合材料端子採用長方體狀引出並塗黑色以區別於正極的一種輕型、環保鉛酸蓄電池。
2.根據權利要求1所述的一種輕型、環保鉛酸蓄電池，其特徵在於所述採用耐酸多孔陶瓷板作電池正 極和負極的骨架替代鉛合金欄板，在耐酸多孔陶瓷板裡熔入鉛填充多孔陶瓷板裡面貫通的小孔，再在陶瓷板上塗刷氧化鉛或鉛活性物質作電池的正極和負極製作的鉛酸蓄電池。
3.根據權利要求1所述的一種輕型、環保鉛酸蓄電池，其特徵在於所述採用多孔陶瓷板做隔板而製作的鉛酸蓄電池。
4.根據權利要求1所述的一種輕型、環保鉛酸蓄電池，其特徵在於所述採用鉛-鋁複合材料作為連接端子製作的鉛酸蓄電池。
【文檔編號】H01M10/12GK103840218SQ201210480802
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月23日 優先權日:2012年11月23日
【發明者】趙堅強 申請人:趙堅強