專利名稱：高鉛離子能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高鉛離子能電池。
背景技術(shù)：
電池是一種能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行儲(chǔ)存且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候予以釋放的電氣化學(xué)設(shè)備，而蓄電池就是電池中的一種，當(dāng)其在放電到一定程度后，經(jīng)過充電又能復(fù)原續(xù)用， 目前被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域。但是，蓄電池的電壓等級(jí)較低，在使用時(shí)往往需要將多個(gè)蓄電池串聯(lián)使用，如使用普通的外接方式，則存在使用安全性與穩(wěn)定性不高的問題。針對(duì)以上問題，人們?cè)O(shè)計(jì)了一種內(nèi)連接方形塑殼蓄電池，并申請(qǐng)了中國專利，其申請(qǐng)?zhí)枮?00910043206. 1 ；其公開號(hào)為CN101587965A，該蓄電池包括內(nèi)部通過塑料隔板隔開至少兩個(gè)內(nèi)芯室的方形塑料殼體以及由矩形極板疊片組裝而成的單體電池內(nèi)芯，單體電池內(nèi)芯分別設(shè)置于上述內(nèi)芯室內(nèi)且內(nèi)芯室內(nèi)注入電解液，而電池內(nèi)芯中正負(fù)極板之間還疊放有一隔板。單體電池內(nèi)芯的正極極耳和負(fù)極極耳分別位于該單體電池內(nèi)芯的相對(duì)兩側(cè)，且相鄰的兩個(gè)單體電池內(nèi)芯可通過密封連接于塑料隔板上的密封導(dǎo)電連接器在塑料殼體內(nèi)完成串聯(lián)，保證了電池串聯(lián)的安全性與穩(wěn)定性。但是，該蓄電池仍存在一些不足1、該蓄電池在使用過程中因極板上的孔隙較小，電解液張力較大，內(nèi)芯室內(nèi)的壓力較低，導(dǎo)致電解液無法深入極板中，其與極板上的活性物質(zhì)之間的反應(yīng)僅僅停留在極板表面，反應(yīng)效率較低，進(jìn)而導(dǎo)致電池的能量密度(wh/kg)偏小。2、該蓄電池雖然通過將正極極耳以及負(fù)極極耳分別設(shè)置于單體電池內(nèi)芯的兩側(cè)來使極板上的電流分布更加均勻，提高了反應(yīng)率，但其極耳均為板狀，整體質(zhì)量也較大，導(dǎo)致電池的能量密度雖有提升，但很有限。3、蓄電池在放電時(shí)，其負(fù)極的金屬鉛會(huì)被氧化為硫酸鉛，其正極的二氧化鉛也被還原為硫酸鉛，蓄電池充電時(shí)則反之，即在蓄電池的充放電過程中，極板上物質(zhì)的體積會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)體積變大時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)芯發(fā)生膨脹形變，而體積恢復(fù)時(shí)則需要靠電池內(nèi)芯中隔板的彈性來進(jìn)行恢復(fù)，但隔板彈力有限，當(dāng)蓄電池長(zhǎng)期使用時(shí)，容易使得電池內(nèi)芯形變后無法恢復(fù)，進(jìn)而導(dǎo)致電池內(nèi)芯中的部分極板因正負(fù)極板的距離較大而無法有效反應(yīng)，造成蓄電池容量衰減的情況。4、為保證電池內(nèi)芯膨脹時(shí)，正負(fù)極板之間不會(huì)發(fā)生短路，現(xiàn)有蓄電池的隔板往往較厚，從而導(dǎo)致蓄電池的內(nèi)阻較大，能量密度偏小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提出了一種能量密度大且使用壽命長(zhǎng)的高鉛離子能電池。本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種高鉛離子能電池，包括內(nèi)部具有腔體的殼體、設(shè)置于腔體內(nèi)的電池內(nèi)芯和電解液以及內(nèi)端分別與上述電池內(nèi)芯連接的正極柱和負(fù)極柱，所述的正極柱和負(fù)極柱的外端均伸出殼體，其特征在于，所述的殼體上還設(shè)置有進(jìn)氣件，所述的進(jìn)氣件能連通上述腔體與殼體外側(cè)。本高鉛離子能電池在生產(chǎn)完成并進(jìn)行初次充電后，開啟殼體上的進(jìn)氣件以連通腔體和殼體外側(cè)，通過進(jìn)氣件可向殼體內(nèi)注入氣體(空氣、惰性氣體、二氧化碳等不能直接參與蓄電池化學(xué)反應(yīng)的氣體)，增大殼體內(nèi)的氣壓，緩解電解液的張力，使電解液能深入到電池內(nèi)芯中去，進(jìn)行更全面的反應(yīng)，提高蓄電池的能量密度。在上述的高鉛離子能電池中，所述的腔體內(nèi)電池內(nèi)芯處還設(shè)置有一能在電池內(nèi)芯發(fā)生形變后使其恢復(fù)的彈性件。通過彈性件可在電池內(nèi)芯發(fā)生形變時(shí)將其恢復(fù)到初始狀態(tài)，避免出現(xiàn)因正極板與負(fù)極板之間距離過大而無法完全參與反應(yīng)的情況出現(xiàn)。在上述的高鉛離子能電池中，所述的彈性件包括數(shù)個(gè)套設(shè)于上述電池內(nèi)芯上的呈環(huán)狀的彈性件一。環(huán)狀的彈性件一作用于電池內(nèi)芯上發(fā)生形變的側(cè)部，使其在形變后能恢復(fù)到初始狀態(tài)，同理，這里的彈性件一也可采用單一的筒狀結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要在筒狀本體上開設(shè)相應(yīng)的槽或孔。在上述的高鉛離子能電池中，所述的彈性件包括設(shè)置于上述電池內(nèi)芯上發(fā)生形變的側(cè)面處的彈性件二，所述的彈性件二的一端與上述電池內(nèi)芯的側(cè)面相抵觸，另一端與上述殼體的內(nèi)壁相抵觸。在上述的高鉛離子能電池中，所述的電池內(nèi)芯還包括設(shè)置于其外側(cè)的采用絕緣材料制成的固定件。通過設(shè)置于電池內(nèi)芯外側(cè)的固定件可在電池內(nèi)芯膨脹及收縮時(shí)保證其平整不變形。在上述的高鉛離子能電池中，所述的電池內(nèi)芯呈方形，包括依次交替疊放的若干塊負(fù)極板與正極板，相鄰的正極板與負(fù)極板之間還設(shè)有一采用絕緣材料制成的隔板，所述的正極板與負(fù)極板的一端還分別具有一呈片狀的極耳，且正極板的極耳與負(fù)極板的極耳分設(shè)上述電池內(nèi)芯的兩側(cè)，所述的若干塊正極板的極耳和負(fù)極板的極耳分別通過一條狀的匯流排連接到上述正極柱與負(fù)極柱處。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中將極耳設(shè)計(jì)成板狀以作為極板的一部分，本高鉛離子能電池將極耳設(shè)計(jì)為體積與質(zhì)量較小的片狀，進(jìn)一步提高了電池的能量密度(wh/kg)。在上述的高鉛離子能電池中，所述的若干塊正極板的極耳相互對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述的若干塊負(fù)極板的極耳相互對(duì)應(yīng)設(shè)置，且正極板的極耳位置與負(fù)極板的極耳位置為交錯(cuò)設(shè)置。正極板與負(fù)極板上的極耳位置分別對(duì)應(yīng)設(shè)置可減少用于連接其的匯流排的大小，而正極板與負(fù)極板的極耳交錯(cuò)設(shè)置，即設(shè)置于電池內(nèi)芯的兩對(duì)角可使極板上的電流分布得更加均勻。在上述的高鉛離子能電池中，所述的正極板與負(fù)極板均包括導(dǎo)電板柵以及涂填在導(dǎo)電板柵上的活性物質(zhì)，所述的導(dǎo)電板柵包括呈“井”字型連接的若干筋條，沿上述正極板與負(fù)極板的極耳設(shè)置方向的筋條的截面直徑大于另一方向的筋條直徑。沿正極板與負(fù)極板的極耳設(shè)置方向的筋條較粗可減少兩者之間的電阻，從而減少蓄電池的內(nèi)阻。在上述的高鉛離子能電池中，所述的殼體上還設(shè)置有能在其內(nèi)部腔體中氣壓大于特定值時(shí)開啟的安全閥。電池內(nèi)芯處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)釋放出氣體，當(dāng)氣壓過大時(shí)，通過開啟安全閥可將多余的氣體放出，當(dāng)氣壓回復(fù)到臨界值以下時(shí)，安全閥關(guān)閉。
在上述的高鉛離子能電池中，所述的腔體包括數(shù)個(gè)相互獨(dú)立的次級(jí)腔體，各個(gè)次級(jí)腔體中均設(shè)置有一電池內(nèi)芯，且對(duì)應(yīng)各個(gè)次級(jí)腔體的殼體上還各設(shè)置有一進(jìn)氣件與安全閥。因單體電池內(nèi)芯的電壓等級(jí)較低，本高鉛離子能電池中設(shè)置多個(gè)電池內(nèi)芯，各個(gè)電池內(nèi)芯可在殼體內(nèi)或外部串聯(lián)以方便用戶的使用。在上述的高鉛離子能電池中，所述的殼體包括一主體以及密封連接于主體上側(cè)的蓋體，所述的進(jìn)氣件和安全閥均設(shè)置于上述蓋體上。在上述的高鉛離子能電池中，所述的進(jìn)氣件為能連通或截?cái)嗌鲜銮惑w與殼體外側(cè)的閥門。這里，閥門可為止回閥或截止閥等閥門。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本高鉛離子能電池具有以下優(yōu)點(diǎn)1、通過設(shè)置于電池殼體上的進(jìn)氣件可在電池生產(chǎn)完成后向殼體內(nèi)充氣，提升腔體內(nèi)的壓力，緩解電解液的張力，促使腔體中的電解液進(jìn)入到極板的孔隙中以進(jìn)行深層的反應(yīng)，是本高鉛離子能電池的反應(yīng)率高，電池的能量密度大。2、電池內(nèi)芯處設(shè)置固定件以及彈性件，可保證電池內(nèi)芯膨脹變形時(shí)正負(fù)極板不變形且在反應(yīng)結(jié)束后使電池內(nèi)芯回復(fù)到初始狀態(tài)，保證其的正常工作，提供了電池的使用壽命。3、電池內(nèi)芯處正極板與負(fù)極板的極耳呈片狀，在保證其正常工作的同時(shí)降低了其重量，提高了電池的能量密度，而正極板的極耳與負(fù)極板的極耳呈對(duì)角設(shè)置，可使導(dǎo)電板柵上的電流分布更加均勻，化學(xué)反應(yīng)更充分。4、正極板與負(fù)極板的極耳設(shè)置方向上的筋條相對(duì)于另一方向的筋條較粗，可在該方向上減小電阻，即減少電池的內(nèi)阻，減少電池不必要的能量消耗。


圖1是本高鉛離子能電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本高鉛離子能電池另一視角的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本高鉛離子能電池中導(dǎo)電板柵的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、殼體；la、腔體；lb、主體；lc、蓋體；2、電池內(nèi)芯；2a、負(fù)極板；2b、正極板； 2c、隔板；3、正極柱；4、負(fù)極柱；5、進(jìn)氣件；6、彈性件；7、固定件；8、極耳；9、匯流排；10、導(dǎo)電板柵；10a、筋條；11、安全閥。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述， 但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。如圖1和圖2所示，本高鉛離子能電池包括內(nèi)部具有腔體Ia的殼體1、均設(shè)置于腔體Ia內(nèi)的電池內(nèi)芯2與電解液、正極柱3與負(fù)極柱4以及設(shè)置于殼體1上的進(jìn)氣件5和安全閥11。正極柱3與負(fù)極柱4的內(nèi)端均與電池內(nèi)芯2相連接，其外端伸出殼體1。在本實(shí)施例中，殼體1包括主體Ib以及與主體Ib密封連接的蓋體lc，進(jìn)氣件5和安全閥11均設(shè)置于蓋體Ic上；殼體1內(nèi)的腔體Ia包括六個(gè)相互獨(dú)立的次級(jí)腔體，各個(gè)次級(jí)腔體內(nèi)均設(shè)有一電池內(nèi)芯2，與各個(gè)次級(jí)腔體對(duì)應(yīng)的殼體1上分別設(shè)有一進(jìn)氣件5與安全閥11 ；進(jìn)氣件5 為一能開啟與截止的閥門，如止回閥與截止閥等。而使用本高鉛離子能電池時(shí)，可將各個(gè)次級(jí)腔體內(nèi)的電池內(nèi)芯2上伸出殼體1的正極柱3與負(fù)極柱4對(duì)應(yīng)串聯(lián)以滿足用戶的使用。電池內(nèi)芯2呈方形，包括數(shù)塊交替疊放的負(fù)極板加和正極板2b，相鄰的負(fù)極板加與正極板2b之間還設(shè)置有一絕緣材料制成的隔板2c。這里，負(fù)極板加的數(shù)量比正極板2b 的數(shù)量多一塊，即電池內(nèi)芯2兩側(cè)的極板均為負(fù)極板2a。數(shù)塊正極板2b —端的對(duì)應(yīng)位置均具有一片狀的極耳8，數(shù)塊負(fù)極板加上與正極板2b相反方向的一端均具有一片狀的極耳 8，即正極板2b與負(fù)極板加的極耳8分設(shè)于上述電池內(nèi)芯2的兩側(cè)，且兩部分極板的極耳 8呈對(duì)角地設(shè)置與上述電池內(nèi)芯2上。正極板2b的極耳8與負(fù)極板加的極耳8分別通過一條狀匯流排9連接至正極柱3與負(fù)極柱4的內(nèi)端。電池內(nèi)芯2還包括設(shè)置于正極板2b與負(fù)極板加外側(cè)的采用絕緣材料制成的固定件7，固定件7外側(cè)還設(shè)置有一能在電池內(nèi)芯2發(fā)生形變后使其恢復(fù)的彈性件6。這里，固定件7采用環(huán)氧樹脂制成，彈性件6則為數(shù)個(gè)套設(shè)于固定件7外側(cè)的橡皮筋，該橡皮筋的內(nèi)側(cè)面與固定件7的外側(cè)面緊密抵觸。如圖3所示，正極板2b與負(fù)極板加均包括一導(dǎo)電板柵10以及涂填在導(dǎo)電板柵10 上的活性物質(zhì)，而導(dǎo)電板柵10則包括呈“井”字型連接的若干條筋條10a，其中，沿正極板2b 與負(fù)極板加的極耳8設(shè)置方向的筋條IOa的截面直徑大于另一方向的筋條IOa直徑。本高鉛離子能電池在生產(chǎn)完成并進(jìn)行初次充電后，可將電池內(nèi)多余的電解液倒出，蓋上安全閥11，再開啟進(jìn)氣件5，通過進(jìn)氣件5向電池的各個(gè)次級(jí)腔體內(nèi)充氣(空氣、惰性氣體、二氧化碳等不能直接參與蓄電池化學(xué)反應(yīng)的氣體)，提升次級(jí)腔體內(nèi)的氣壓，緩解電解液的張力，使其深入到極板的孔隙中，進(jìn)行充分的反應(yīng)。當(dāng)電池內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而使其內(nèi)部反應(yīng)物質(zhì)的體積增大時(shí)，電池內(nèi)芯2克服橡皮筋的彈力向外膨脹變形，此時(shí)，固定件7能保證極板平整不變形。當(dāng)電池進(jìn)行反向反應(yīng)而使其內(nèi)部的反應(yīng)物質(zhì)體積恢復(fù)時(shí)，電池內(nèi)芯2受到橡皮筋的作用力而恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而保證了其正常工作狀態(tài)。在電池內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些氣體，當(dāng)電池內(nèi)的氣壓高于特定值時(shí)，安全閥11開啟，釋放氣體；當(dāng)氣壓低于特定值時(shí)，安全閥11重新關(guān)閉。這里，因本高鉛離子能電池內(nèi)通過進(jìn)氣件5充氣，氣壓相對(duì)于現(xiàn)有的蓄電池較高，所以，安全閥11的開啟壓力比普通蓄電池的壓力大很多，國家標(biāo)準(zhǔn)為lOltfa 49kPa，本高鉛離子能電池的安全閥11的開啟壓力可遠(yuǎn)大于普通的安全閥11。此外，上述的彈性件6也可采用其他技術(shù)方案，如采用單一的筒狀結(jié)構(gòu)，并根據(jù)需要在筒狀本體上開設(shè)相應(yīng)的槽或孔或者采用數(shù)個(gè)塑料彈簧，分別設(shè)置于上述電池內(nèi)芯2上發(fā)生形變的側(cè)面處，其一端與電池內(nèi)芯2上固定板的外側(cè)面相抵觸，另一端與殼體1的內(nèi)壁相抵觸。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高鉛離子能電池，包括內(nèi)部具有腔體(Ia)的殼體(1)、設(shè)置于腔體(Ia)內(nèi)的電池內(nèi)芯(2)和電解液以及內(nèi)端分別與上述電池內(nèi)芯⑵連接的正極柱⑶和負(fù)極柱，所述的正極柱(3)和負(fù)極柱的外端均伸出殼體(1)，其特征在于，所述的殼體(1)上還設(shè)置有進(jìn)氣件(5)，所述的進(jìn)氣件( 能連通上述腔體(Ia)與殼體(1)外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的腔體(Ia)內(nèi)電池內(nèi)芯 (2)處還設(shè)置有一能在電池內(nèi)芯( 發(fā)生形變后使其恢復(fù)的彈性件(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的彈性件(6)包括數(shù)個(gè)套設(shè)于上述電池內(nèi)芯(2)上的呈環(huán)狀的彈性件一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的彈性件(6)包括設(shè)置于上述電池內(nèi)芯( 上發(fā)生形變的側(cè)面處的彈性件二，所述的彈性件二的一端與上述電池內(nèi)芯O)的側(cè)面相抵觸，另一端與上述殼體(1)的內(nèi)壁相抵觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的電池內(nèi)芯 (2)還包括設(shè)置于其外側(cè)的采用絕緣材料制成的固定件(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的電池內(nèi)芯(2)呈方形，包括依次交替疊放的若干塊負(fù)極板Oa)與正極板(2b)，相鄰的正極板Qb) 與負(fù)極板Oa)之間還設(shè)有一采用絕緣材料制成的隔板(2c)，所述的正極板Qb)與負(fù)極板 (2a)的一端還分別具有一呈片狀的極耳(8)，且正極板Qb)的極耳(8)與負(fù)極板Qa)的極耳(8)分設(shè)上述電池內(nèi)芯( 的兩側(cè)，所述的若干塊正極板Ob)的極耳(8)和負(fù)極板Qa) 的極耳⑶分別通過一條狀的匯流排(9)連接到上述正極柱(3)與負(fù)極柱⑷處。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的若干塊正極板Qb)的極耳(8)相互對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述的若干塊負(fù)極板Oa)的極耳(8)相互對(duì)應(yīng)設(shè)置，且正極板 (2b)的極耳(8)位置與負(fù)極板Oa)的極耳(8)位置為交錯(cuò)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的正極板Qb)與負(fù)極板 (2a)均包括導(dǎo)電板柵(10)以及涂填在導(dǎo)電板柵(10)上的活性物質(zhì)，所述的導(dǎo)電板柵(10) 包括呈“井”字型連接的若干筋條(10a)，沿上述正極板Qb)與負(fù)極板Qa)的極耳⑶設(shè)置方向的筋條(IOa)的截面直徑大于另一方向的筋條(IOa)直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的殼體(1) 上還設(shè)置有能在其內(nèi)部腔體(Ia)中氣壓大于特定值時(shí)開啟的安全閥(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高鉛離子能電池，其特征在于，所述的殼體(1)包括一主體 (Ib)以及密封連接于主體(Ib)上側(cè)的蓋體(Ic)，所述的進(jìn)氣件(5)和安全閥(11)均設(shè)置于上述蓋體(Ic)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高鉛離子能電池，屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的蓄電池能量密度小、使用壽命短的問題。本高鉛離子能電池包括內(nèi)部具有腔體的殼體、設(shè)置于腔體內(nèi)的電池內(nèi)芯和電解液以及內(nèi)端分別與電池內(nèi)芯連接的正極柱和負(fù)極柱，正極柱和負(fù)極柱的外端均伸出殼體，殼體上還設(shè)置有進(jìn)氣件，進(jìn)氣件能連通上述腔體與殼體外側(cè)。本高鉛離子能電池具有能量密度大、能量消耗少、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/14GK102569902SQ201210007049
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者伊?xí)圆? 林子進(jìn) 申請(qǐng)人:林子進(jìn)