側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池的制作方法
【專利摘要】一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，能將原來鉛酸電池的理論比容量從83.47Ah/kg提高到96.81/kg。通過正極板柵與負(fù)極板柵直接相連，板柵采用鉛錫合金薄片，用塑料包邊框架作為支撐，省去了連接用鉛，負(fù)極活性物質(zhì)使用純錫，降低了自重，節(jié)約了空間，使側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池的實際比容量達(dá)到80Wh/kg以上，能量密度達(dá)到240Wh/L以上。
【專利說明】側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種側(cè)立式鉛錫酸動力電池，能將原來鉛酸電池的理論比容量從83.47Ah/kg提高到96.81Ah/kg，實際比能量從50Wh/kg提高到80Wh/kg以上，能量密度提高到240Wh/L以上。

【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池自1859年由普蘭特發(fā)明至今已有一百多年的歷史，經(jīng)過了許多重大的改進(jìn)。為了提高能量密度，循環(huán)壽命，高倍率放電等特性，相續(xù)開發(fā)出閥式電池，雙極性電池，水平式電池，卷式圓柱形電池，超級電池。盡管如此，其比容量與鎳氫電池和鋰電池相比還有較大差距。眾所周知，電動汽車發(fā)展的瓶頸主要是電池。鎳氫電池，鋰電池的比容量和比功率都比較能滿足電動汽車的基本要求，但有自燃爆炸性風(fēng)險，特別是造價成本太高很難被純電動汽車中低端市場所接受。
[0003]鉛酸電池的比容量和比功率同時滿足電動汽車的最低要求，只是相對而言偏低。但是安全可靠，價格便宜，只要大幅度提高比容量和比功率，可以說是前景光明。雙極性電池省去了板柵和連接用鉛，降低了重量，一定程度提高了比容量，最高可達(dá)60Wh/kg。但這種雙極性電池有五大難題:一是基板與電池殼體之間的連接密封很難解決；二是無論基板采用何種輕型導(dǎo)電材料制造，基板正極一側(cè)必需有一層氧化鉛或同電位的金屬氧化物將基板包起來，因為基板與正極活性物質(zhì)外面的硫酸有2伏的電位差，會形成局部短路，造成嚴(yán)重自放電現(xiàn)象；三是基板為了防止透酸，整板必需是實心的，不能最大幅度降低自重；四是因為活性物質(zhì)與硫酸是單面接觸，所以活性物質(zhì)的厚度只能是傳統(tǒng)電池的一半；五是單極板不能像傳統(tǒng)電池多極板并聯(lián)容量做大。這是雙極性電池花了近百年時間還不能商品化的重要因素。而且與鎳氫電池的80Wh/kg和鋰電池的90-150Wh/kg還有明顯差距。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了大幅度提高能量密度，本發(fā)明提供一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，正極板柵與負(fù)極板柵直接連在一起，同傳統(tǒng)雙極性電池一樣，它省去了極耳匯流排及極柱，同極之間多極板的并聯(lián)匯流是通過電解質(zhì)硫酸實現(xiàn)的，負(fù)極活性物質(zhì)采用純錫。本發(fā)明發(fā)揮兩種電池之優(yōu)勢，將原來的鉛酸電池理論比容量83.47Ah/kg(4.46g正極活性物質(zhì)+3.86g負(fù)極活性物質(zhì)+3.66g硫酸=11.98g/Ah，則100g活性物質(zhì)可以產(chǎn)生的電量為83.47Ah/kg)提高到96.81Ah/kg(4.46g正極鉛活性物質(zhì)+3.66g硫酸+2.21負(fù)極錫活性物質(zhì)=10.33g/AhJU 100g活性物質(zhì)可以產(chǎn)生的電量為96.8IAh)。因用錫量不大，造價不高，是動力電池的理想選擇。
[0005]本發(fā)明的有益效果是通過減少連接用鉛量以及負(fù)極活性物質(zhì)比重降低提高了比容量，結(jié)構(gòu)緊湊大幅度提高了能量密度。以12V.50Ah側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池實驗樣品為例:外型尺寸:高170mm,寬77mm，長180mm。體積為2.356L，重量為7.2kg。正負(fù)極板柵厚度為0.4mm，采用錫鉛合金，其中錫占90%，鉛占10%。正極板活性氧化鉛厚2.8mm，高158mm,寬25mm，片數(shù)為12X6 ;負(fù)極版活性錫厚1mm，高158mm，寬25mm，片數(shù)為12X6，隔膜為25X6片，厚度0.9mm。兩小時放電量53Ah，比容量達(dá)到88Ah/kg，能量密度達(dá)到269.95Ah/L。總用錫量900g。比容量超過了目前市場有售的鎳氫電池水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1，圖2是本發(fā)明的一個實施例正視和俯視剖面構(gòu)造圖。
[0007]圖1，圖2中的I是電池槽，2是限壓閥，3是負(fù)極極柱，4是正極極柱，5是負(fù)極板，6是正極板，7是內(nèi)腔隔板，8是電池蓋,9是正極輸出端正極極板，10是負(fù)極輸出端負(fù)極極板。
[0008]圖3，圖4，圖5是本發(fā)明的雙極性板柵正視，俯視和側(cè)視構(gòu)造圖。
[0009]圖3，圖4，圖5中的I是正極板柵塑料包邊框架，2是正負(fù)極板柵，3是負(fù)極板柵塑料包邊框架，4是塑料定位片。
[0010]圖6，圖7，圖8是電池正極輸出端正極板柵正視，俯視和側(cè)視圖。
[0011]圖6，圖7，圖8中的I是塑料邊框架，2是正極板柵，3是極柱耐酸O型密封圈，4是正極輸出端，5是匯流排。
[0012]圖9，圖10，圖11是負(fù)極輸出端負(fù)極板柵正視，俯視和側(cè)視圖。
[0013]圖9，圖10，圖11中的I是塑料邊框架，2是負(fù)極板柵，3是極柱耐酸O型密封圈，4是負(fù)極輸出端，5是匯流排。
[0014]圖12，圖13，圖14是電池槽隔板及注膠腔正視，俯視和側(cè)視剖面圖。
[0015]圖12，圖13，圖14中的I是電池槽單格內(nèi)腔之間的隔板體，2是極板插入槽，3是極板定位臺階，4是極板板柵，5是雙極性電池極板塑料定位片，6是注膠腔。
[0016]實施方案
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]圖1，圖2中的雙極性極板5，6按方向順序插入單格內(nèi)腔之間的隔板7內(nèi)，電池的正負(fù)極輸出端極板9，10的并聯(lián)連接采用傳統(tǒng)方式，只是極耳位置設(shè)計在板柵腰部中間，可以有效緩解極板下段部份活性物質(zhì)的鹽化。雙極性極板在電池槽單格內(nèi)腔中同極極板的匯流并聯(lián)是通過電解質(zhì)硫酸實現(xiàn)的。
[0019]電池的成流反應(yīng)
[0020]—充電放電一
[0021 ]正極反應(yīng):Pb02+3H++HS(T4+2e = = = PbS04+2H20
[0022]負(fù)極反應(yīng):Sn+HS04= = = = SnS04+H++2e
[0023]電池總反應(yīng):Pb02+Sn+2H++2HS04 = = = PbS04+SnS04+2H20
[0024]圖3，圖4，圖5中的塑料框架I用于支撐整體雙極性極板正負(fù)極板柵2，3。正負(fù)極板柵2，3中間用塑料定位片4將其分開。塑料定位片4與塑料框架是一個整體，它是將正負(fù)極板柵制成后放入注塑機(jī)模具內(nèi)一次性注塑制得。圖12，圖13中的極板插入槽2的寬度要比板柵厚度大一些，以便當(dāng)雙極性極板定位片4插入槽2時形成兩側(cè)及底部封閉的注膠室，以此將雙極性極板兩端兩個電池槽單格中的電解質(zhì)硫酸分開，因為相鄰電池槽單格中的電解質(zhì)硫酸之間有2伏的電位差，一但透酸將發(fā)生局部短路，因此注膠工藝以及膠的成份能否保證長期不漏酸是關(guān)鍵技術(shù)。本發(fā)明使用的是環(huán)氧樹脂AB膠。
[0025]圖6，圖7，圖8是正極輸出端正極極板，它的板柵2也是靠塑料框架I支撐。極柱4上設(shè)計有耐酸O型密封圈3，極耳6匯流排5設(shè)計在正極極板腰部中間一側(cè)。
[0026]圖9，圖10，圖11是負(fù)極輸出端負(fù)極極板，它的板柵2也是靠塑料框架I支撐。極柱4上設(shè)計有耐酸O型密封圈3，極耳6匯流排5設(shè)計在負(fù)極極板腰部中間一側(cè)。
[0027]圖12，圖13，圖14是雙極性極板插入隔板插入槽2時，雙極性電池極板上的塑料定位片5與隔板I形成注膠腔6。
【權(quán)利要求】
1.一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，在同一塊板柵的兩側(cè)分別涂上正極氧化鉛活性物質(zhì)和負(fù)極多孔純錫活性物質(zhì)，用電池槽單格與單格之間的隔板將其分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，其特征是單格電池槽內(nèi)多個同極性極板通過電解質(zhì)硫酸實現(xiàn)匯流并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛酸動力電池，其特征是負(fù)極使用多孔純錫作活性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，其特征是基板采用摟空式板柵結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛錫酸動力電池，其特征是超薄式摟空基板采用塑料包邊框架結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01M10/06GK104201395SQ201410444445
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陳亮 申請人:陳亮