一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池及安裝鉛酸蓄電池補(bǔ)水庫(kù)的方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及鉛酸蓄電池及鉛酸蓄電池的自動(dòng)補(bǔ)水方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
鉛酸蓄電池可廣泛應(yīng)用于交通動(dòng)力、電力通訊、礦山照明、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
[0003]鉛酸蓄電池在充放電過(guò)程或放置過(guò)程，會(huì)發(fā)生水電解、自放電等副反應(yīng)，電池槽體本身也會(huì)有透水性，這些原因均易造成電池失水。當(dāng)失水到一定程度，將導(dǎo)致一方面電解液濃度高加劇板柵腐蝕，另一方面隔板與極板貼附不好放電時(shí)電解液供應(yīng)不及時(shí)造成電池容量降低等一系列不良后果，最終因電解液干涸電池失效，一般失水率超過(guò)10%時(shí)，電池容量相應(yīng)下降20%，電池失效。尤其對(duì)于通訊用高溫浮充電池，其環(huán)境溫度高，充電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量加速了水的損失。負(fù)極引入碳材料的鉛炭電池，由于碳材料的加入，導(dǎo)致電池析氫過(guò)電位降低，電解壁皇降低，電池更易失水。某些電池因充電模式如快速充電模式，也易造成因水損失而失效。因此設(shè)計(jì)電池補(bǔ)水方法對(duì)減少或避免因電池失水造成的電池失效具有重要意義。而且，鉛酸蓄電池在使用過(guò)程中，酸液蒸發(fā)或水解產(chǎn)生的氫氧氣體帶走酸液，都不可避免的產(chǎn)生酸霧，而酸霧將造成設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明首先所要解決的問(wèn)題是提供一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池，能夠及時(shí)適量地補(bǔ)充蓄電池的失水。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池，包括電池殼體、極群，其特征在于所述鉛酸蓄電池設(shè)置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補(bǔ)水庫(kù)，所述補(bǔ)水庫(kù)包括多孔耐酸柔性材料構(gòu)成的包，所述包內(nèi)設(shè)吸水后的樹脂且所述樹脂在吸水后呈凝膠狀，所述樹脂為在酸性條件下析水的樹脂。
[0005]本發(fā)明的補(bǔ)水工作原理:本發(fā)明的吸水樹脂在純水中吸水倍率是自重的幾百至幾千倍，吸水后吸水樹脂成為凝膠狀，其具吸水速率快，保水能力強(qiáng)的特點(diǎn)。但在酸堿鹽條件下，超強(qiáng)吸水樹脂的吸水倍率會(huì)降低，凝膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度降低使得吸進(jìn)去的水可釋放出來(lái)，以此將吸水樹脂作為電池的補(bǔ)水源，鉛酸蓄電池酸性電解液條件下即可釋放出吸收的水，而釋放速率通過(guò)外部包覆的多孔耐酸柔性材料的孔率和孔徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。多孔耐酸柔性材料具有可選擇性，一方面可使蓄電池內(nèi)部的酸霧進(jìn)入補(bǔ)水庫(kù)且速率可控，同時(shí)可使補(bǔ)水庫(kù)內(nèi)釋放的水進(jìn)入電解液，另一方面又阻止補(bǔ)水庫(kù)內(nèi)的補(bǔ)水源被毫無(wú)控制地進(jìn)入電池，防止補(bǔ)水庫(kù)瞬間崩解，使補(bǔ)水有效期縮短，多孔耐酸柔性材料具有耐酸性和憎水性，可防止在酸性電解液中降解和使析出的水及時(shí)進(jìn)入電池電解液中。
[0006]其中的補(bǔ)水庫(kù)制備方案為采用一種或幾種超強(qiáng)吸水樹脂如聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸鹽類、淀粉類和纖維素類等吸收一定水量后作為補(bǔ)水源，吸水后形成凝膠狀，為使凝膠具有一定的彈性和機(jī)械強(qiáng)度，吸水倍率設(shè)計(jì)為100~1000，具體吸水量根據(jù)電池單格內(nèi)的電解液容量決定。多孔耐酸柔性材料包覆在補(bǔ)水源外部從而形成補(bǔ)水庫(kù)，其多孔材料可以是PTFE, PP、PE等憎水材料，其孔率和孔徑?jīng)Q定酸霧透過(guò)速率，也就決定了補(bǔ)水庫(kù)釋放水的速率，其與電池壽命匹配。
[0007]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于補(bǔ)水庫(kù)可有效吸收酸霧，因此，還可防止金屬元件被腐蝕和環(huán)境污染。
[0008]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，即使當(dāng)吸水樹脂的水釋放完畢后，整個(gè)補(bǔ)水庫(kù)也會(huì)呈扁狀搭置在集群之上，不會(huì)造成對(duì)蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案可以廣泛地應(yīng)用于鉛酸蓄電池，尤其運(yùn)用失水嚴(yán)重的高溫浮充用電池和負(fù)極添加碳的鉛炭電池
本發(fā)明另一個(gè)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種安裝蓄電池補(bǔ)水庫(kù)的方法。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
補(bǔ)水庫(kù)的安裝是在電池下線后，因此不影響電池的生產(chǎn)工藝。具體方法是在蓄電池下線抽去蓄電池極群上端的浮酸后，從電池殼體上的安全閥安裝口塞入，由于補(bǔ)水源為凝膠狀、且外部包覆的是柔性多孔材料，因此在放入時(shí)可被擠成條狀，不受安全閥安裝口的口徑影響。放入補(bǔ)水庫(kù)后即可安裝安全閥，因此補(bǔ)水庫(kù)的安裝操作簡(jiǎn)單可行。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明所提供的實(shí)施例的局部示意圖。
[0011]圖1a為本發(fā)明所提供的實(shí)施例在放入安全閥安裝口時(shí)的形狀示意圖。
[0012]圖1b為本發(fā)明所提供的實(shí)施例中補(bǔ)水庫(kù)的剖視圖。
[0013]圖2為補(bǔ)水庫(kù)對(duì)電池失水率的影響的對(duì)比圖。
[0014]圖3為補(bǔ)水庫(kù)對(duì)電池放電時(shí)間的影響的對(duì)比圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
參照?qǐng)Dl、la、lb。本發(fā)明所提供的具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池，包括電池殼體1、極群2、匯流排3，所述鉛酸蓄電池設(shè)置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口 4塞入的補(bǔ)水庫(kù)5，所述補(bǔ)水庫(kù)5包括多孔耐酸柔性材料構(gòu)成的包6，所述包6內(nèi)設(shè)吸水后的樹脂7，且所述樹脂7在吸水后呈凝膠狀，所述樹脂7為在電池極群上方的酸霧環(huán)境下析水的樹脂。
[0016]所述補(bǔ)水庫(kù)5的局部能變形為能通過(guò)安全閥安裝口的條形。
[0017]以所述樹脂7采用聚丙烯酸鈉超強(qiáng)吸水樹脂為例，為使補(bǔ)水源凝膠具有一定的抗震彈性和機(jī)械強(qiáng)度，吸水倍率設(shè)計(jì)為200~500。而一般電池失水量達(dá)到電池標(biāo)稱電解液容量10%時(shí)，電池容量將下降20%而失效，因此補(bǔ)水源重量設(shè)計(jì)為電池單格中標(biāo)稱電解液容量的10%~25%。
[0018]包覆補(bǔ)水源的多孔耐酸柔性材料，可選PTFE材料，其孔徑8~100微米，孔率40-85%,厚度為0.l~2mm。根據(jù)電池保質(zhì)期壽命，為五年以上時(shí)，多孔材料厚度在1.5~2mm,孔率在40~60%，孔徑8~50微米，兩年以下時(shí)，厚度在0.1-1mm,孔率在70~85%，孔徑50~100微米。
[0019]多孔材料包覆好補(bǔ)水源后采用熱封合，補(bǔ)水庫(kù)制備完成。
[0020]按現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的鉛酸蓄電池，在下線后，先檢查電池極群上方有無(wú)浮酸，有浮酸時(shí)先抽去浮酸，防止補(bǔ)水庫(kù)遇酸瞬間崩解。這里特別選用工作環(huán)境惡劣失水嚴(yán)重的高溫浮充電池和因析氫失水嚴(yán)重的鉛碳電池作為初期實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
[0021]浮酸抽去后，從安全閥閥口將補(bǔ)水庫(kù)塞入鉛酸蓄電池的殼體內(nèi)，最后安裝安全閥。
[0022]高溫浮充電池安裝補(bǔ)水庫(kù)后，由于補(bǔ)水庫(kù)內(nèi)緩慢釋放的水，減緩了電池失水速率，降低了浮充電流。，使電池耐久性得到一定程度的提高。圖2為補(bǔ)水庫(kù)在高溫浮充電池上的應(yīng)用，采用55°C、2.25V循環(huán)浮充，從失水率來(lái)看，補(bǔ)水庫(kù)明顯減緩了失水速率。圖3為補(bǔ)水庫(kù)在鉛碳電池上的應(yīng)用，服役一年后，從放電曲線來(lái)看，應(yīng)用補(bǔ)水庫(kù)后的電池放電曲線平臺(tái)更長(zhǎng)，即電池耐久性提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池，包括電池殼體、極群，其特征在于所述鉛酸蓄電池設(shè)置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補(bǔ)水庫(kù)，所述補(bǔ)水庫(kù)包括多孔耐酸柔性材料構(gòu)成的包，所述包內(nèi)設(shè)吸水后的樹脂且所述樹脂在吸水后呈凝膠狀，所述樹脂為在酸性條件下析水的樹脂。2.如權(quán)利要求1所述的一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池，其特征在于所述補(bǔ)水庫(kù)的局部能變形為能通過(guò)安全閥安裝口的條形。3.一種安裝鉛酸蓄電池補(bǔ)水庫(kù)的方法，其特征在于:補(bǔ)水庫(kù)的安裝是在蓄電池下線后；具體步驟是在蓄電池下線抽去電池極群上端的浮酸后，從電池殼體上的安全閥安裝口塞入，放入補(bǔ)水庫(kù)后再安裝安全閥。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有自動(dòng)補(bǔ)水功能的鉛酸蓄電池及安裝鉛酸蓄電池補(bǔ)水庫(kù)的方法，所述鉛酸蓄電池包括電池殼體、極群，所述鉛酸蓄電池設(shè)置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補(bǔ)水庫(kù)，所述補(bǔ)水庫(kù)包括多孔耐酸柔性材料構(gòu)成的包，所述包內(nèi)設(shè)吸水后的樹脂且所述樹脂在吸水后呈凝膠狀，所述樹脂為在酸性條件下析水的樹脂。本發(fā)明能夠及時(shí)適量地補(bǔ)充蓄電池的失水，還可防止金屬元件被腐蝕和環(huán)境污染。本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于鉛酸蓄電池，尤其運(yùn)用失水嚴(yán)重的高溫浮充用電池和負(fù)極添加碳的鉛炭電池。
【IPC分類】H01M10/12, H01M2/36
【公開號(hào)】CN105185948
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510498022
【發(fā)明人】黨志敏, 劉桃松, 陳建, 吳賢章
【申請(qǐng)人】浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司, 杭州南都動(dòng)力科技有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日