專利名稱：電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)道路車輛(電動(dòng)汽車、電動(dòng)三輪車、叉車、旅游觀光車、警務(wù)巡邏車等)用高比能量、深循環(huán)長(zhǎng)壽命、能快速充電的排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)制造方法，特別是對(duì)2-24V的整體蓄電池組的每個(gè)2V單體電池的充放電狀態(tài)及溫度的變化能進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控，使用中無(wú)酸霧腐蝕，不污染環(huán)境，遇外部明火不會(huì)引起電池爆炸。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池是一類安全性高，電性能穩(wěn)定，制造成本低，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可低成本再生利用的“資源循環(huán)型”能源產(chǎn)品。近十多年來(lái)，隨著世界能源經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，鉛酸蓄電池的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)展，市場(chǎng)需求量也大幅度的升長(zhǎng)。在二次電源中，鉛酸蓄電池已占有85%以上的市場(chǎng)份額，隨著人類對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿茸匀荒茉吹拈_(kāi)發(fā)利用和電動(dòng)道路車輛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鉛酸蓄電池作為不消耗地球資源的 “綠色”產(chǎn)業(yè)，將面臨著廣闊的發(fā)展空間。新能源電動(dòng)道路車輛的快速發(fā)展，大大促進(jìn)了蓄電池的研究開(kāi)發(fā)，新能源電動(dòng)道路車輛要求蓄電池具有大容量——滿足行駛里程多、高功率——滿足啟動(dòng)加速快和爬坡能力強(qiáng)、充電時(shí)間短決速補(bǔ)充能量、監(jiān)測(cè)維護(hù)方便、綠色環(huán)保無(wú)污染和深循環(huán)長(zhǎng)壽命，鉛酸蓄電池的性能要完全達(dá)到這些要求，目前成了新能源電動(dòng)車輛研究開(kāi)發(fā)廣泛應(yīng)用的最大難題。
目前所使用的電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛酸蓄電池，需求量最大的為電動(dòng)三輪車用蓄電池。到目前為止，我國(guó)電動(dòng)三輪車的保有量早已超過(guò)1000萬(wàn)輛，每輛車配4-6只 12VIOOAh蓄電池，相當(dāng)于年消耗鉛酸蓄電池5000萬(wàn)只左右。其中，除少部分電動(dòng)三輪車使用閥控式密封鉛酸蓄電池外，絕大部分都使用排氣式管式鉛酸蓄電池，這種電池的結(jié)構(gòu)如圖2所示。負(fù)極板25使用以鉛為主的活性物質(zhì)鉛膏填涂于鉛合金板柵上，再經(jīng)過(guò)固化和干燥處理，制成負(fù)生極板。管式正極板24的制造方法如圖5所示，首先使用鉛合金鑄造正板柵 51，然后將滌綸排管52套在正板柵51上，再采用震動(dòng)“灌粉法”將鉛粉 裝填到套在正板柵 51上的滌綸排管52中，最后用塑料堵頭53封堵下端，必須再經(jīng)過(guò)浸酸、固化和干燥處理，才能制成正生極板58。這種正負(fù)生極板必須再經(jīng)過(guò)化成后才能制成正極板24和負(fù)極板25。 正負(fù)極板與隔板26 (PE隔板、PVC隔板、PP隔板或橡膠隔板)交互重疊在一起形成極群，同一極群的管式正極板耳通過(guò)正匯流排27與正極柱31或正偏極柱30相連接，負(fù)極板耳通過(guò)負(fù)匯流排28與負(fù)偏極柱29或負(fù)極柱相連接，組成一個(gè)單體電池極群組，再將6個(gè)這種極群組按要求分別插入同一電池槽21的6個(gè)單格內(nèi)，再將相鄰兩格的正偏極柱和負(fù)偏極柱用氣焊法或穿壁焊法焊接在一起，就形成一個(gè)未封蓋的12V半成品電池，然后再將電池蓋22用熱封法與電池槽21熔接在一起，正極柱穿過(guò)圖3A和圖3B所示的電池蓋上的正鉛套35的中心孔，負(fù)極柱穿過(guò)負(fù)鉛套36的中心孔，使用氣體焊接法將負(fù)端柱32、負(fù)鉛套36和負(fù)極柱焊接在一起，再將正極柱31、正鉛套35和正端柱焊接在一起，通過(guò)排氣塞孔37加入硫酸電解液，安裝好排氣塞23，就制成了一只目前大量使用的12V電動(dòng)三輪車用排氣式管式鉛酸蓄電池。這種蓄電池在過(guò)充電時(shí)，正極板上產(chǎn)生氧氣，負(fù)極板上產(chǎn)生氫氣，氫氧氣體穿過(guò)排氣塞中與大氣相通的小孔攜帶著硫酸酸霧直接排入空氣中，既污染了環(huán)境，又嚴(yán)重腐蝕車輛設(shè)備，在使用過(guò)程中同時(shí)還造成電解液中的水大量損失，就需要適時(shí)打開(kāi)排氣塞給蓄電池補(bǔ)加水。
這種排氣式鉛酸蓄電池所使用的電池蓋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)如圖3A和3B所示。圖 3B顯示電池蓋下部結(jié)構(gòu)，圖3A顯示電池蓋上部表面的結(jié)構(gòu)。這種12V電池蓋上只有一個(gè)正鉛套35的中心孔和一個(gè)負(fù)鉛套36的中心孔，它的6個(gè)2V單體電池之間的連接靠左右偏極柱用氣體焊接法或穿壁焊熔接在一起。再將上述未封蓋的12V半成品蓄電池的電池槽和電池蓋送入熱封機(jī)，使用熱熔接法將電池槽蓋熔接在一起。各個(gè)2V單體電池間的連接極柱完全被封閉在電池內(nèi)部，不能伸出到電池蓋上部表面。只有正端極柱能穿過(guò)正鉛套35的中心孔、負(fù)端極柱能穿過(guò)負(fù)鉛套36的中心孔伸出電池蓋上表面。因此，這種排氣式鉛酸蓄電池的電壓和溫度只能以一個(gè)12V整體蓄電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。對(duì)于6個(gè)2V單體電池的充放電狀態(tài)及溫度變化情況實(shí)施單獨(dú)監(jiān)測(cè)和控制完全是不可能的！因此，這種蓄電池要用于電動(dòng)道路車輛，它的故障發(fā)生就難于預(yù)測(cè)和克服，其可靠性極差，故障率很高。
這種老式結(jié)構(gòu)的12V排氣式鉛酸蓄電池，在電池蓋上的6個(gè)排氣塞孔37上，可安裝6個(gè)排氣塞23，這種排氣塞如圖7所示，71是排氣塞23的正視圖，72是M-M剖面圖。這種排氣塞由塞體75和中心開(kāi)有小孔的塞蓋76兩部分組成，用聚丙烯材料注射加工制造，排氣塞的通氣孔直接與大氣相通，如圖7中78線路箭頭所示通道。排氣塞和電池蓋之間靠橡膠密封圈密封，可防止硫酸電解液溢出。在常規(guī)充電狀態(tài)下，電池內(nèi)部不斷產(chǎn)生氫氧氣體， 這種氣體通常都攜帶硫酸酸霧，它直接由排氣塞的小孔排除到大氣中，造成環(huán)境污染、車輛設(shè)備腐蝕。如果排氣塞正處于排氣狀態(tài)，外部明火就易于引爆蓄電池，造成設(shè)備或人員損傷。
這種排氣式蓄電池，一般都是采用管式正極板，以10小時(shí)率計(jì)算容量，活性物質(zhì)的利用率很低，大于O. 2C10A的電流放電時(shí)，其放電性能就極差，要達(dá)到GB/T 18332. 1-2009 電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)要求就很困難。其活性物質(zhì)利用率低的一個(gè)主要原因是管式正極板的厚度大，它的厚度取決于管子的直徑，目前大量使用的滌綸排管，其最小管徑也大于6mm。在放電時(shí)，正極板內(nèi)部的小孔被生成的難溶硫酸鉛晶體堵 塞，在正極板內(nèi)部要補(bǔ)充放電所需要的硫酸受到了阻礙，正負(fù)極板間的放電就難于繼續(xù)進(jìn)行。特別是在高率放電時(shí)，正極板內(nèi)部需要快速補(bǔ)充硫酸，這樣就很難達(dá)到目的。
這種管式正極板蓄電池，其電池槽使用的牽引車用鉛酸蓄電池槽結(jié)構(gòu)，在槽底部都設(shè)置有10_20mm高的鞍子，以滿足使用壽命期間從正負(fù)極板脫落的活性物質(zhì)不會(huì)造成正負(fù)極板底部連接短路，損壞電池。因此，這種鞍子的設(shè)置就減小了蓄電池的有效利用空間， 降低了體積比能量值。
這種管式正極板蓄電池，它的制造工藝復(fù)雜，特別是正極板的“灌粉”工序，工作場(chǎng)地的鉛粉塵和噪音污染特別嚴(yán)重，容易造成工人鉛中毒。這種蓄電池的體積比能量和重量比能量都較低，容量小，高率放電性能差，使用過(guò)程中有酸霧排除，既腐蝕車輛設(shè)備又污染環(huán)境。以12V100Ah蓄電池為例，GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， 它的最大外形尺寸為372X 172X276mm，其相應(yīng)3小時(shí)率體積比能量約為68VAh/dm3。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種新穎的大容量、高功率、深循環(huán)壽命長(zhǎng)、能快速充電的排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)制造方法和用這種方法所制造的2-24V蓄電池組，特別是對(duì)2-24V 的整體蓄電池組的每個(gè)2V單體電池的充放電狀態(tài)及溫度的變化能進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控，無(wú)酸霧排除腐蝕車輛設(shè)備和環(huán)境污染，遇明火也不會(huì)引爆電池。本發(fā)明主要通過(guò)以下設(shè)計(jì)和制造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池，以12V蓄電池為例，但不限于12V蓄電池，其結(jié)構(gòu)如

圖1所示。這種排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池主要由電池槽1、電池蓋2、防酸隔爆塞3、金屬連接鉛套4、電壓監(jiān)測(cè)螺絲柱14、感溫器插孔13，正極板5、負(fù)極板 6、正隔板7、負(fù)隔板8、負(fù)極柱9、正極柱10、正匯流排11、負(fù)匯流排12和硫酸膠體電解液組成。
本發(fā)明蓄電池的電池槽I的底部不設(shè)置鞍子，設(shè)計(jì)為平底，它可以將鞍子的高度變?yōu)樾铍姵貥O板的增加高度，有利于提高蓄電池的體積比能量。
本發(fā)明蓄電池，其電池蓋2設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，以12V蓄電池為例，但不限于12V電池， 其結(jié)構(gòu)如圖4A和4B所示。圖4B顯示電池蓋下部結(jié)構(gòu)，它為一個(gè)整體的簡(jiǎn)易熱封型結(jié)構(gòu)， 電池槽蓋均使用聚丙烯塑料制造，這種結(jié)構(gòu)特別適用熱封機(jī)的電熱板制造，簡(jiǎn)單易行，使用及維護(hù)方便可靠。圖4A顯示電池蓋上部結(jié)構(gòu)，電池蓋的上部設(shè)置有6個(gè)感溫器插孔46和 5個(gè)電壓監(jiān)控螺絲孔45，電池蓋上設(shè)置有6個(gè)加液孔43和12個(gè)極柱穿出孔，其中有I個(gè)正端柱鉛套孔41、1個(gè)負(fù)端柱鉛套孔42和10個(gè)單體電池之間的連接極柱鉛套中心孔44。相鄰兩個(gè) 單體電池極柱之間的連接采用連接金屬鉛套嵌件4連接。
連接金屬鉛套嵌件4的結(jié)構(gòu)如圖9所示。每個(gè)連接金屬鉛套嵌件4由設(shè)置有極柱穿出的鉛套孔44的兩個(gè)鉛套92和一個(gè)連接金屬牌91構(gòu)成，其連接金屬牌的中心備有電壓監(jiān)控螺絲孔45及其螺柱，相鄰兩個(gè)單體蓄電池的正負(fù)鉛合金套使用連接金屬牌91連接，連接金屬牌91采用密度比鉛小、導(dǎo)電性能比鉛優(yōu)良的金屬銅、鋁、鎳等制造，在其表面鍍鉛或鉛錫合金，經(jīng)過(guò)這種處理的金屬牌在鑄造時(shí)與鉛合金的熔接更加牢固可靠，其界面的導(dǎo)電性能更加優(yōu)越，具有更佳的抗腐蝕性能和耐氣候性能。這種整體連接金屬鉛套嵌件4，在電池蓋注射成型前就嵌入模具內(nèi)，在注射成型時(shí)一起被嵌入聚丙烯塑料電池蓋內(nèi)，形成一個(gè)電池蓋整體。電池槽蓋熱封熔接以后，各極群的極柱穿過(guò)鉛套孔伸出電池蓋外，然后采用氣體焊接法將鉛套和極柱熔接在一起，它既完成了相鄰兩個(gè)單體電池的連接，又完成了各個(gè)極群與電池蓋的密封。
本發(fā)明蓄電池的電池蓋使用聚丙烯制造，每個(gè)單格內(nèi)設(shè)置有感溫器插孔13，插孔壁厚小于I _，這樣既可以確保感溫器對(duì)電池溫度變化的適時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)，又可以避免感溫器被硫酸電解液的腐蝕。其相鄰兩個(gè)2V單體電池之間設(shè)置有一個(gè)公用的電壓檢測(cè)連接螺絲孔45，電動(dòng)道路車輛的主控制線路不但可以通過(guò)每個(gè)插孔中的感溫器監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體蓄電池的適時(shí)工作溫度，還可以通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)控制線路連接螺絲孔45適時(shí)監(jiān)測(cè)到每個(gè)2V 單體蓄電池的工作電壓，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)2V單體電池的工作電壓和溫度進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警。
本發(fā)明蓄電池所使用的防酸隔爆塞3的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖8所示，圖8中81是防酸隔爆塞3的正視圖，82是H-H剖面圖。塞體85和蓋片86均由聚丙烯塑料注射成型，其中的防酸隔爆裝置87由陶瓷或聚四氟乙烯材料制造，88表示攜帶硫酸酸霧的氫氧氣體進(jìn)入防酸隔爆塞后被防酸隔爆裝置87阻斷，它可以讓電池在過(guò)充電時(shí)所產(chǎn)生的氫氧氣體順利通過(guò)， 同時(shí)全部阻擋氫氧氣體所攜帶的硫酸，只讓氫氧氣體排入大氣，還能隔斷外部明火進(jìn)入蓄電池內(nèi)部引發(fā)電池爆炸。本發(fā)明排氣式蓄電池安裝這種防酸隔爆塞后，它就既具有閥控式密封鉛酸蓄電池?zé)o酸霧排除腐蝕設(shè)備不污染環(huán)境的優(yōu)越性，又具有密封蓄電池遇明火不爆炸的特征，同時(shí)還可以打開(kāi)防酸隔爆塞及時(shí)補(bǔ)充蓄電池的水損失，克服閥控式密封蓄電池不補(bǔ)加水致使電解液干固而造成電池壽命終止的致命缺陷。
本發(fā)明蓄電池的正負(fù)極板使用CNI02110797A專利技術(shù)制造，用以鉛為主的活性物質(zhì)鉛膏填涂于圖6所示的鉛鈣多元合金板柵61上，制造成生極板65，經(jīng)過(guò)固化、干燥和化成后制成正極板5和負(fù)極板6，正極板5的兩表面用以超細(xì)玻璃纖維為主的U形AGM隔板7 包覆，負(fù)極板6的兩面可配置AGM隔板、PE隔板、PP隔板、PVC隔板和橡膠隔板中的任意一種，最理想的是配置AGM隔板，其次是PE袋式隔板，然后，將正負(fù)極板和隔板交互重疊在一起形成極群，同一極群的正極板耳通過(guò)正匯流排11與正極柱10相連接，負(fù)極板耳通過(guò)負(fù)匯流排12與負(fù)極柱9相連接，組成一個(gè)單體電池極群組。再將6個(gè)這種極群組按要求分別插入同一電池槽I的6個(gè)單格內(nèi)，再將相鄰兩格的正極柱和負(fù)極柱的位置調(diào)整正確，這就形成一個(gè)未封蓋的12V半成品電池。再將電池蓋2用熱封法與電池槽熔接在一起，采用氣體焊接法將各個(gè)極柱和嵌在電池蓋中的鉛套焊接在一起，安裝好極柱小蓋片，通過(guò)電池蓋上的防酸隔爆塞孔43加入硫酸膠體電解液，裝上防酸隔爆塞，就制成了一只本發(fā)明12V電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池。這種蓄電池在過(guò)充電時(shí)，正極板上所產(chǎn)生的部分氧氣可穿過(guò)AGM隔板被負(fù)極板吸收，在使用過(guò)程中無(wú)硫酸酸霧排除，既不污染環(huán)境，又不會(huì)腐蝕車輛設(shè)備，遇外部明火還不會(huì)引起電池爆炸。目前，一般生產(chǎn)的12V蓄電池的12個(gè)極柱都采用5個(gè)左偏極柱、5個(gè)右偏極柱和2 個(gè)端極柱三種極柱，這三種極柱都使用鉛合金制造。本發(fā)明12V蓄電池所使用的12個(gè)極柱統(tǒng)一為兩種極柱，使用10個(gè)鉛合金極柱代替左右偏極柱，采用設(shè)置有連接螺絲孔的金屬嵌件鉛合金極柱作為正負(fù)端極柱。這種極柱由銅合金嵌件和鉛合金兩部分組成，上部為銅合金嵌件，下部為鉛合金鑄造。銅合金嵌件的下部為正方形，其對(duì)角線的長(zhǎng)度小于上部直徑， 中部開(kāi)有環(huán)形溝槽，嵌件上部中心備有連接螺絲孔，銅合金嵌件先鍍鉛錫合金，再在特制的模具中鑄造鉛合金，制成帶銅嵌件的鉛極柱。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和制造工藝可以確保金屬嵌件和鉛合金的連接牢固可靠，在旋轉(zhuǎn)螺絲的強(qiáng)大力矩作用下既不會(huì)發(fā)生左右旋轉(zhuǎn)，也決不會(huì)產(chǎn)生上下位移。三種極柱合并為兩種極柱，減少了制造模具，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理。本發(fā)明蓄電池的極柱可采用重力鑄造法制造，保證表面光滑平整。
本發(fā)明蓄電池的極柱和電池蓋的密封連接采用氣體焊接法直接將鉛合金極柱和預(yù)先注射在電池蓋中的鉛套熔接在一起密封。這種方法密封性能優(yōu)良，工藝簡(jiǎn)單，加工方便快速。
為了提高蓄電池的比能量和比功率，改善蓄電池大電流放電性能，本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用蓄電池采用放射板柵的薄極板設(shè)計(jì)，正負(fù)板柵都采用放射板柵設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖6 中61所示。對(duì)于不同電動(dòng)道路車輛對(duì)蓄電池的電氣性能的具體要求，正板柵的厚度設(shè)計(jì)為1.5-2. 5mm,負(fù)板柵的厚度為1. 0-1. 5mm0正板柵采用本發(fā)明人研制的低I丐多元鉛合金制造， 其鈣含量為O. 03-0. 06%。負(fù)板柵采用本發(fā)明人研制的鉛鈣錫鋁四元合金(詳見(jiàn)“低銻多元合金和鉛一韓一錫一招四元合金的研制”《電源技術(shù)》第1991年5期P35-41)制造，其鈣含量為O. 08-0. 10%ο采用薄極板，使用極板的數(shù)量增加,導(dǎo)電面積加大,極板間距離減小，電池內(nèi)阻可變小，這樣可以改良電池的大電流放電性能。極板減薄以后，活性物質(zhì)利用率可大大提高，容量也自然會(huì)增大。
本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛酸蓄電池正極板采用前述低鈣多元鉛合金正板柵填涂正鉛膏，這種正鉛膏采用含75-85%氧化鉛的鉛粉、密度為1. 32的稀硫酸、石墨、平均粒徑為3-15nm 二氧化硅細(xì)粉末O. 1_2%、木素O. 05-0. 5%、滌綸短纖維和離子交換水混合而成?；旌虾靡院蟮你U膏視密度控制在4. 1-4. 3，鉛膏的針入度控制在機(jī)器涂板的最佳區(qū)間。填涂鉛膏以后，經(jīng)過(guò)表面干燥爐快速干燥，使其表面水份蒸發(fā)，然后收集于特制的涼片架上，送入固化室固化48小時(shí)，在80°C以上的溫度干燥12小時(shí)以上，就獲得成品正生極板。 這樣制得的正生極板由于在鉛膏中添加了木素，即使在高溫條件下干燥，正生極板的活性物質(zhì)中也很難生成四堿式硫酸鉛，它可以提高干燥效率和化成效率。因?yàn)?，不添加木素的正極活性物質(zhì)在固化后的干燥過(guò)程中容易產(chǎn)生四堿式硫酸鉛，特別是在高溫條件下干燥，四堿式硫酸鉛更容易生成。在正極板活性物質(zhì)中的四堿式硫酸鉛在化成過(guò)程中很難轉(zhuǎn)化為二氧化鉛，它增加了化成的難度。而且，隨著正極活性物質(zhì)中四堿式硫酸鉛含量的增加，其固化后的干燥過(guò)程中要將這種四堿式硫酸鉛中的結(jié)晶水去掉就比較困難，必須延長(zhǎng)干燥時(shí)間和提高固化后的干燥溫度。
前述正生極板和用常規(guī)方法制造的負(fù)生極板，通過(guò)化成以后所形成的正極活性物質(zhì)中由于添加了不同粒徑的二氧化硅粉末，在正極活性物質(zhì)內(nèi)部二氧化硅附近生成大量的小孔,這些小孔中可以儲(chǔ)存硫酸電解液,在充電時(shí)所產(chǎn)生的硫酸可以通過(guò)這些小孔排出到活性物質(zhì)外部，放電時(shí)活性物質(zhì)內(nèi)部所需要的硫酸又可以獲得及時(shí)補(bǔ)充，它不但可以滿足電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛蓄電池高率放電和大電流快速充電的要求，而且還能極大地提高活性物質(zhì)的利用率，增加蓄電池的放電容量，擴(kuò)大蓄電池的比能量。同時(shí)，二氧化硅粉末在蓄電池使用過(guò)程中，它不會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，能穩(wěn)定地保持在正極活性物質(zhì)內(nèi)部，使正極活性物質(zhì)內(nèi)部承載電化學(xué)反應(yīng)的骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，正極活性物質(zhì)的過(guò)早軟化就可以得到遏制， 蓄電池的使用壽命就可以大大延長(zhǎng)。
本發(fā)明蓄電池的電解液采用硫酸膠體電解液，它的組成如下硫酸含量為 36-45%，粒徑7nm的氣相二氧化硅含量為O. 4-1. 2%，粒徑12nm的氣相二氧化硅含量為2.8-4. 0%，聚丙烯酰氨含量為O. 4-0. 7%，磷酸含量為1. 0-1. 2%，聚乙烯醇含量為O. 1-0. 2%， 硫酸亞錫含量為O. 1-0. 2%，硫酸鋰含量為O. 1-0. 2 %，其余為離子交換水含量47-59%。這種膠體電解液以氣相二氧化硅為膠體主成分，加入數(shù)種摻雜劑，采用控溫反應(yīng)釜，將氣相二氧化硅顆粒部分潤(rùn)濕后用機(jī)械的力量可使剩余的聚團(tuán)粉碎破解。浸濕過(guò)程中的攪拌能增加聚團(tuán)的碎解程度，從而也就加快了整個(gè)的分散過(guò)程，加速了氣相二氧化硅微粒表面的化學(xué)反應(yīng)。這種反應(yīng)設(shè)備也可以用控溫?cái)嚢柰盎蛴米灾聘咚贁嚢铏C(jī)，其功率一般要在2000 3000瓦，轉(zhuǎn)速應(yīng)在3500 6000轉(zhuǎn)/每分鐘范圍，強(qiáng)力攪拌30-50分鐘，使團(tuán)聚的氣相二氧化硅顆粒碎解懸浮，使聚丙烯酰氨和聚乙二醇分散均勻。然后再加入含規(guī)定濃度的磷酸、硫酸亞錫、硫酸鋰的稀硫酸溶液攪拌均勻，就配制好硫酸膠體電解液。這種膠體電解液與普通的AGM超細(xì)玻璃纖維隔板聯(lián)合使用，就能得到高性能的電流輸出、深循環(huán)壽命性能優(yōu)良、高的比功率、高的充電效率、耐過(guò)充、充電重復(fù)性好、充電穩(wěn)定性好。作為動(dòng)力用的本發(fā)明蓄電池，完全能滿足壽命期間少維護(hù)、長(zhǎng)壽命、工作溫度寬、瓦時(shí)價(jià)格低、體積比能量?jī)?yōu)異、重量比能量高、自放電率低的要求。
本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池，以12V100Ah電池為例，其最大外形尺寸為長(zhǎng)336mm，寬172mm，高222mm，質(zhì)量為36Kg。按照GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)要求，第I次3小時(shí)率容量應(yīng)不低于額定容量的90%，本發(fā)明蓄電池的3小時(shí)率首次容量可大于額定容量的110%，即大于llOAh，其使用中的實(shí)際容量可以超過(guò)額定容量的130%，即超過(guò)130Ah，其最大容量可達(dá)140Ah以上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，大電流放電時(shí)間不少于40min.,本發(fā)明蓄電池的大電流放電時(shí)間大于50min.。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，快速充電能力試驗(yàn)的放電容量應(yīng)不小于額定容量的70%，本發(fā)明蓄電池的快速充電能力試驗(yàn)的放電容量大于額定容量的100%，在2-3小時(shí)內(nèi)可完全充好電。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，蓄電池完全充電后，在溫度25°C ±2°C環(huán)境中，以O(shè). 75I3(A)的電流放電3h，然后以恒壓 14. 40V±0. 1V[限流O. 9I3(A)]充電9小時(shí)為一次循環(huán)，每50次循環(huán)檢查一次3小時(shí)率容量，當(dāng)容量降至額定容量80%以下認(rèn)定為壽命終止，其循環(huán)壽命次數(shù)應(yīng)不少于400次，本發(fā)明蓄電池的循環(huán)壽命可大于600次。本發(fā)明蓄電池的3小時(shí)率質(zhì)量比能量大于43VAh/Kg， 其3小時(shí)率體積比能量大于121VAh/dm3，這個(gè)數(shù)值是GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)要求合格值的1. 7倍以上。
圖形說(shuō)明圖1，本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)圖。
圖2，目前使用的電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)圖。
圖3A，目前使用的電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛酸蓄電池蓋上部結(jié)構(gòu)圖。
圖3B，目前使用的電動(dòng)道路車輛用排氣式鉛酸蓄電池蓋下部結(jié)構(gòu)圖。
圖4A，本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池蓋上部結(jié)構(gòu)圖。
圖4B，本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池蓋下部結(jié)構(gòu)圖。
圖5，目前使用的電動(dòng)道路車輛用排氣式蓄電池正板柵和正極板結(jié)構(gòu)圖。
圖6，本發(fā)明蓄電池用正板柵和正極板結(jié)構(gòu)圖。
圖7，現(xiàn)用排氣塞的結(jié)構(gòu)圖。
圖8，本發(fā)明蓄電池用防酸隔爆塞的結(jié)構(gòu)圖。
圖9，本發(fā)明蓄電池用連接金屬鉛套嵌件結(jié)構(gòu)圖。
圖10，本發(fā)明2V單體蓄電池結(jié)構(gòu)圖。
圖11，本發(fā)明另一類整體蓄電池組結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池具體實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例1以12V100Ah蓄電池為例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，電池最大設(shè)計(jì)外形尺寸為長(zhǎng)336_，寬172_，高223_。這種排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池主要由電池槽1、電池蓋2、 防酸隔爆塞3、金屬連接鉛套4、電壓監(jiān)測(cè)螺絲柱14、感溫器插孔13，正極板5、負(fù)極板6、正隔板7、負(fù)隔板8、負(fù)極柱9、正極柱10、正匯流排11、負(fù)匯流排12和硫酸膠體電解液組成。
電池槽的設(shè)計(jì)高度為2 09mm，分為6個(gè)單格，電池槽單格之間的壁厚1. 2mm,電池槽的四周外壁及底部的厚度均為3_，電池槽底部設(shè)計(jì)為平底，脫模斜度小于O. 3%。
電池蓋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4A和圖4B所示，電池蓋高18mm，電池蓋下部與電池槽對(duì)應(yīng)分為6個(gè)單格,單格之間的壁厚度為5mm,其四周的外壁厚度為3mm,電池蓋頂部壁厚2mm。 電池蓋下部結(jié)構(gòu)為一個(gè)整體的簡(jiǎn)易熱封型結(jié)構(gòu)，電池槽蓋均使用聚丙烯塑料制造，槽蓋的連接采用熱熔融法熔接。
電池蓋的上表面設(shè)置有6個(gè)直徑為5mm的感溫器插孔46,孔深14mm,孔底部及壁厚都小于1_，可確保所插入的感溫器準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體蓄電池運(yùn)行溫度的變化，進(jìn)行適時(shí)溫度監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)及報(bào)警。
電池蓋的上表面設(shè)置有5個(gè)M6電壓監(jiān)控螺絲孔45及其直徑為12mm的螺絲柱14， 車輛的主控電壓監(jiān)測(cè)器和主控電壓均衡器線路直接連接在監(jiān)控螺絲孔45和正負(fù)端柱上， 承擔(dān)對(duì)每個(gè)2V單體電池的充放電電壓監(jiān)測(cè)控制和過(guò)電壓、欠電壓及故障報(bào)警，同時(shí)對(duì)每個(gè) 2V單體電池間的運(yùn)行電壓差進(jìn)行均衡調(diào)節(jié)。
電池蓋上設(shè)置有6個(gè)直徑為20mm的加液孔43，其孔壁上設(shè)置有安裝防酸隔爆塞的卡扣，電解液從加液孔中加入電池內(nèi)，防酸隔爆塞與電池蓋的密封使用橡膠密封圈，在電池使用過(guò)程中，可隨時(shí)打開(kāi)防酸隔爆塞補(bǔ)充損失的水。
電池蓋上還設(shè)置有12個(gè)極柱穿出孔，其中有I個(gè)正端柱鉛套孔41、1個(gè)負(fù)端柱鉛套孔42和10個(gè)單體電池之間的連接極柱鉛套孔44。相鄰兩個(gè)單體電池極柱之間的連接采用如圖9所示的連接金屬鉛套嵌件4連接，這種連接金屬鉛套嵌件和正負(fù)鉛套嵌件在電池蓋注射加工之前就放入特制的電池蓋模具中，注射形成整體電池蓋。
電池槽蓋的熱封面最大熔融高度各為2mm。電池槽蓋必須嚴(yán)格按以上設(shè)計(jì)制造。
本實(shí)施例12V蓄電池所使用的12個(gè)極柱統(tǒng)一為兩種極柱，相鄰兩個(gè)單體電池間的連接使用10個(gè)鉛合金極柱，采用設(shè)置有連接螺絲孔的金屬嵌件鉛合金極柱作為正負(fù)端極柱，這種正負(fù)端極柱由銅合金嵌件和鉛合金兩部分組成，上部為直徑IOmm的銅合金嵌件， 下部為鉛合金鑄造。銅合金嵌件的下部為正方形，其對(duì)角線的長(zhǎng)度小于上部直徑，中部開(kāi)有環(huán)形溝槽，嵌件上部中心備有M6連接螺絲孔，銅合金嵌件先鍍鉛錫合金，再在特制的模具中鑄造鉛合金，制成帶銅嵌件的鉛極柱。采用氣體焊接法將12個(gè)極柱與其相應(yīng)的鉛套焊接在一起，實(shí)現(xiàn)極柱和電池蓋的密封。
本發(fā)明蓄電池實(shí)施例1所使用的正負(fù)板柵，同樣以12V100Ah為實(shí)例，板柵高 184mm,寬150mm,正板柵厚1. 5mm,負(fù)板柵厚1. 1mm。正負(fù)板柵均采用放射型板柵設(shè)計(jì),如圖 6中61所示。正板柵采用本發(fā) 明人研制的低鈣多元鉛合金制造，其鈣含量為O. 05%。負(fù)板柵采用含鈣O. 1%、含錫O. 3%、含鋁O. 025%的鈣錫鋁四元鉛合金制造。
本發(fā)明蓄電池實(shí)施例1所用的正極鉛膏由鉛粉、硫酸、二氧化硅粉、木素、滌綸短纖維和離子交換水制成。鉛粉的氧化度為75-85%，硫酸的用量為每千克鉛粉50克，平均粒徑為7nm的二氧化硅粉末O. 3%,木素O. 15%,滌綸短纖維O. 1%，離子交換水14%。制造鉛膏時(shí)，先將稱量的鉛粉放入合膏機(jī)中，快速加入6%的離子交換水，開(kāi)機(jī)混合5min，然后將含有規(guī)定量二氧化硅粉末、木素和滌綸短纖維的混合乳濁液加入合膏機(jī)中再混合5min，最后慢慢加入規(guī)定量密度為1. 32的硫酸溶液，混合均勻后，再用少量水將鉛膏針入度調(diào)整到機(jī)器涂板的最佳范圍并達(dá)到鉛膏視密度4. 2，即可進(jìn)行填涂鉛膏。每張正板柵填涂正鉛膏178 克。負(fù)鉛膏由鉛粉、硫酸、硫酸鋇、木素、腐殖酸、乙炔黑和離子交換水制成，其視密度為4. 3，每張負(fù)板柵填涂負(fù)鉛膏138克。然后，將填涂好鉛膏的正負(fù)極板送入固化室固化48小時(shí)后， 在90°C以上溫度條件下干燥，再經(jīng)過(guò)化成制成正負(fù)極板。
將這種正極板兩面包上超細(xì)玻璃纖維隔板,負(fù)極板兩面也包上超細(xì)玻璃纖維隔板，包好的正負(fù)極板相互交織重疊在一起，邊負(fù)極板朝正極板一面包超細(xì)玻璃纖維隔板，另一面不包隔板，使其中心對(duì)齊，極板兩邊到隔板兩邊的距離相等，正負(fù)極板耳各自排列整齊，組成單體電池極群。然后，將這種極群裝入組合焊接機(jī)中，配上相應(yīng)的極柱后，使用鉛錫合金焊條，用氣焊法通過(guò)形成匯流排將正負(fù)極耳分別與正負(fù)極柱相連接，制成單體電池極群組。
將上述單體電池極群組6個(gè)按極性要求依次放入電池槽I的6個(gè)單格中，在熱封機(jī)上將電池蓋2封裝在電池槽I上。然后，將伸出電池蓋2的12個(gè)極柱頭和預(yù)嵌在電池蓋的12個(gè)鉛套焊接在一起，扣上正負(fù)極性標(biāo)志環(huán)，裝好其余極柱的保護(hù)片，通過(guò)電池蓋上的加液孔43加入規(guī)定濃度的硫酸膠體電解液，安裝好防酸隔爆塞，這樣就制造成了本發(fā)明實(shí)施例I電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池。
本發(fā)明實(shí)施例1蓄電池，按照GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定方法檢測(cè)，其3小時(shí)率首次容量可達(dá)120Ah以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)不低于額定容量90%的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，可達(dá)到額定容量的120%。本發(fā)明實(shí)施例1蓄電池在使用中的實(shí)際容量可以超過(guò)額定容量的140%，即超過(guò)140Ah。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，大電流放電時(shí)間不少于40min.，本發(fā)明蓄電池的大電流放電時(shí)間可大于50min.。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，快速充電能力試驗(yàn)的放電容量應(yīng)不小于額定容量的70%，本發(fā)明蓄電池的快速充電能力試驗(yàn)的放電容量可大于額定容量的100%，本發(fā)明實(shí)施例1的蓄電池在2-3小時(shí)內(nèi)可完全充好電。
雷天3V100Ah鋰電池的尺寸為62*179*214mm，體積比能量126. 3Wh/dm3。實(shí)施例1 蓄電池3小時(shí)率容量可達(dá)到140Ah以上，根據(jù)此數(shù)值計(jì)算，其相應(yīng)體積比能量可達(dá)到130Wh/ dm3以上。這種電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆蓄電池的體積比能量完全與電動(dòng)道路車 輛用鋰電池的體積比能量基本相同，即在電動(dòng)道路車輛上的相同電池空間內(nèi)本發(fā)明鉛酸蓄電池能夠提供與鋰電池相等的能量。
實(shí)施例2本發(fā)明實(shí)施例2以2V150Ah蓄電池為例，其結(jié)構(gòu)如圖10所示，電池最大設(shè)計(jì)外形尺寸為長(zhǎng)62mm，寬172mm，高274臟。這種排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池主要由電池槽101、電池蓋 102、防酸隔爆塞103、感溫器插孔104，正極板105、負(fù)極板106、正隔板107、負(fù)隔板108、正極柱109、負(fù)極柱110、正匯流排111、負(fù)匯流排112和硫酸膠體電解液組成。
電池槽的設(shè)計(jì)高度為260mm，寬度為172mm，長(zhǎng)度為62mm，電池槽的四周外壁及底部的厚度均為3mm，電池槽底部設(shè)計(jì)為平底，脫模斜度小于O. 3%。
電池蓋的設(shè)計(jì)高度為20mm，其長(zhǎng)寬尺寸和電池槽相同，電池蓋下部設(shè)計(jì)為熱封型結(jié)構(gòu)，其四周的外壁厚度為3_，電池蓋頂部壁厚2_。電池槽蓋均使用聚丙烯塑料制造，槽蓋的連接采用熱熔融法熔接。
電池蓋的上表面設(shè)置有I個(gè)直徑為5mm的感溫器插孔104,孔深14mm,孔底部及壁厚都小于1_，可確保所插入的感溫器準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體蓄電池運(yùn)行溫度的變化，進(jìn)行適時(shí)溫度監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和報(bào)警。
電池蓋上設(shè)置有I個(gè)直徑為20mm的加液孔，其孔壁上設(shè)置有安裝防酸隔爆塞103的卡扣，電解液從加液孔中加入電池內(nèi)，防酸隔爆塞與電池蓋的密封使用橡膠密封圈，在電池使用過(guò)程中，可隨時(shí)打開(kāi)防酸隔爆塞補(bǔ)充損失的水。
電池蓋上還設(shè)置有I個(gè)正端柱109的鉛套穿出孔和I個(gè)負(fù)端柱110的鉛套穿出孔， 正負(fù)鉛套由鉛合金制造，這種正負(fù)鉛套嵌件在電池蓋注射加工之前就放入特制的電池蓋模具中，注射形成整體電池蓋。
電池槽蓋的熱封面最大熔融高度各為2mm。電池槽蓋必須嚴(yán)格按以上設(shè)計(jì)制造。
采用和實(shí)施例1相同的的結(jié)構(gòu)及制造方法制成的極柱作為正負(fù)端極柱。
實(shí)施例2所使用的正負(fù)板柵，以2V150Ah為實(shí)例，但不限于2V150Ah。板柵高 228mm,寬150mm,正板柵厚1. 6mm,負(fù)板柵厚1. 1mm。正負(fù)板柵均采用放射型板柵設(shè)計(jì),使用實(shí)施例1相同的合金制造?！?br> 實(shí)施例2采用和實(shí)施例1相同正負(fù)鉛膏及制造方法制造正負(fù)極板。
將這種正極板兩面包上超細(xì)玻璃纖維隔板,負(fù)極板兩面也包上超細(xì)玻璃纖維隔板，包好的正負(fù)極板相互交織重疊在一起，邊負(fù)極板朝正極板一面包超細(xì)玻璃纖維隔板，另一面不包隔板，使其中心對(duì)齊，極板兩邊到隔板兩邊的距離相等，正負(fù)極板耳各自排列整齊，組成單體電池極群。然后，將這種極群裝入組合焊接機(jī)中，配上正負(fù)端極柱后，使用鉛錫合金焊條，用氣焊法通過(guò)形成匯流排將正負(fù)極耳分別與正負(fù)端極柱相連接，制成單體電池極群組。
將上述單體電池極群組插入電池槽101中，在熱封機(jī)上將電池蓋102封裝在電池槽101上。然后，將伸出電池蓋的正負(fù)端極柱頭和預(yù)嵌在電池蓋的鉛套焊接在一起，扣上正負(fù)極性標(biāo)志環(huán)，通過(guò)電池蓋上的加液孔加入規(guī)定濃度的硫酸膠體電解液，安裝好防酸隔爆塞103，這樣就制造成了實(shí)施例2電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池。
這種2V單體蓄電池由于安裝了防酸隔爆塞，無(wú)酸霧排除，既不會(huì)腐蝕車輛設(shè)備， 又不會(huì)污染環(huán)境，遇外部明火也不會(huì)造成電池爆炸，它不但適用于低端電動(dòng)道路車輛(電動(dòng)三輪車、電動(dòng)叉車等)的運(yùn)用，也同樣適用于高端電動(dòng)道路車輛(純電動(dòng)轎車、電動(dòng)公交車、 旅游觀光車、警務(wù)巡邏車等)的運(yùn)用。
這種2V單體蓄電池在電動(dòng)道路車輛上的應(yīng)用可以串聯(lián)成任何偶數(shù)電壓組成蓄電池組運(yùn)用，對(duì)于相同功率的電動(dòng)機(jī)，可以使用大電流低電壓的大容量蓄電池，也可以選擇小電流高電壓的小容量蓄電池，組合運(yùn)用極其方便，對(duì)每個(gè)單體電池的運(yùn)行電壓及溫度都可以非常方便地進(jìn)行適時(shí)檢測(cè)和控制。
實(shí)施例2的2V蓄電池與實(shí)施例1的12V蓄電池，在設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量相同的情況下， 其使用中的三包賠償可以減少80%以上，它沒(méi)有“株連九族”的效應(yīng)。
本發(fā)明實(shí)施例2蓄電池，按照GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定方法檢測(cè)，其3小時(shí)率首次容量可達(dá)160Ah，超過(guò)不低于額定容量90%的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，可達(dá)到額定容量的106%。本發(fā)明實(shí)施例2蓄電池在使用中的實(shí)際容量可以超過(guò)額定容量的116%，即超過(guò)175Ah。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，快速充電能力試驗(yàn)的放電容量應(yīng)不小于額定容量的70%，本發(fā)明蓄電池的快速充電能力試驗(yàn)的放電容量可大于額定容量的100%，本發(fā)明實(shí)施例2的蓄電池在2-3小時(shí)內(nèi)可完全充好電。
雷天3V100Ah鋰電池的尺寸為62*179*214mm，體積比能量126. 3Wh/dm3。實(shí)施例2 蓄電池3小時(shí)率容量可達(dá)到175Ah以上，根據(jù)此數(shù)值計(jì)算，其相應(yīng)體積比能量可達(dá)到120Wh/dm3以上。這種電動(dòng)道路車輛用排氣式防酸隔爆蓄電池的體積比能量完全與電動(dòng)道路車輛用鋰電池的體積比能量基本相近，即在電動(dòng)道路車輛上的相同電池空間內(nèi)本發(fā)明鉛酸蓄電池能夠提供與鋰電池相等的能量，其價(jià)格僅僅為鋰電池的五分之一。
實(shí)施例3本發(fā)明實(shí)施例3以12V100Ah蓄電池為實(shí)例的另一類蓄電池，但不限于12V蓄電池，其結(jié)構(gòu)如圖11所示，電池最大設(shè)計(jì)外形尺寸為長(zhǎng)336mm，寬172mm，高238mm。這種排氣式防酸隔爆鉛酸蓄電池主要由電池槽121、電池蓋122、防酸隔爆塞123、正極板125、負(fù)極板126、正隔板127、負(fù)隔板128、負(fù)極柱129、正極柱130、正匯流排132、負(fù)匯流排131、右偏極柱133、 左偏極柱134和硫酸膠體電解液組成。
電池槽的設(shè)計(jì)高度為224_，分為6個(gè)單格，電池槽單格之間的壁厚1. 2mm,電池槽的四周外壁及底部的厚度均為3_，電池槽底部設(shè)計(jì)為平底，脫模斜度小于O. 3%。
由于部分電動(dòng)道路車輛不要求適 時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體電池的運(yùn)行電壓和溫度，這種電池蓋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，電池蓋高20mm，電池蓋下部與電池槽對(duì)應(yīng)分為6個(gè)單格， 單格之間的壁厚度為5mm,其四周的外壁厚度為3mm,電池蓋頂部壁厚2mm。電池蓋下部結(jié)構(gòu)為一個(gè)整體的簡(jiǎn)易熱封型結(jié)構(gòu)，電池槽蓋均使用聚丙烯塑料制造，槽蓋的連接采用熱熔融法熔接。
電池蓋上只設(shè)置有6個(gè)直徑為20mm的加液孔，其孔壁上設(shè)置有安裝防酸隔爆塞的卡扣，電解液從加液孔中加入電池內(nèi)，防酸隔爆塞123與電池蓋的密封使用橡膠密封圈，在電池使用過(guò)程中，可隨時(shí)打開(kāi)防酸隔爆塞補(bǔ)充損失的水。
電池蓋上還設(shè)置有2個(gè)極柱穿出孔，其中有I個(gè)正端柱鉛套孔和I個(gè)負(fù)端柱鉛套孔，這種正負(fù)鉛套嵌件在電池蓋注射加工之前就放入特制的電池蓋模具中，注射形成整體電池蓋。
電池槽蓋的熱封面最大熔融高度也各為2mm。電池槽蓋必須嚴(yán)格按以上設(shè)計(jì)制造。
實(shí)施例3的12V蓄電池所使用的12個(gè)極柱為三種極柱，相鄰兩個(gè)單體電池間的連接使用5個(gè)左偏極柱和5個(gè)右偏極柱，左右偏極柱使用氣焊或穿壁焊連接在一起，采用和實(shí)施例I中結(jié)構(gòu)相同的正負(fù)端極柱，使用氣體焊接法將2個(gè)正負(fù)端極柱與其相應(yīng)的鉛套焊接在一起，實(shí)現(xiàn)極柱和電池蓋的密封。
實(shí)施例3所使用的防酸隔爆塞、正負(fù)板柵、正極鉛膏、正負(fù)極板、隔板和硫酸膠體電解液都和實(shí)施例1完全相同，極群的裝配制造方法也完全一致。
本發(fā)明實(shí)施例3蓄電池，按照GB/T 18332. 1-2009電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定方法進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)性能和實(shí)施例1蓄電池完全相同，只有體積比能量略低7%左右。本發(fā)明實(shí)施例3蓄電池在2-3小時(shí)內(nèi)可完全充好電，使用中無(wú)酸霧析出，不腐蝕車輛設(shè)備，又不污染環(huán)境，同樣具有明火不引爆蓄電池的特性，還可以降低制造成本，提高蓄電池的性價(jià)比，特別適用于不要求適時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體電池的運(yùn)行電壓和溫度的電動(dòng)道路車輛用電源系統(tǒng)。
實(shí)施例4本發(fā)明蓄電池的電解液可采用密度為1.32的硫酸電解液，也可以使用硫酸膠體電解液，其膠體電解液的組成如下硫酸(％)36-45 ；粒徑7nm的氣相二氧化娃(%)O. 4-1. 2 ；粒徑12nm的氣相二氧化硅(％)2. 8-4. O ；聚丙稀酸氛(％)O. 4-0. 7 ；磷酸(％)1.0-1.2;聚乙烯醇(％)O. 1-0. 2 ；硫酸亞錫(％)O. 1-0. 2 ；硫酸鋰(％)O. 1-0. 2 ；離子交換水(％)47-59。
具體配方I，其組成如下硫酸(％)40;粒徑7nm的氣相二氧化娃(%)O. 4 ；粒徑12nm的氣相二氧化娃(%)3. O ；聚丙烯酰氨(％)O. 5 ；磷酸(％)1. O ；聚乙烯醇(％)O.1 ；硫酸亞錫(％)O. 15 ； 硫酸鋰(％)O.1 ；離子交換水(％)54.75。
具體配方2，其組成如下硫酸(％)43;粒徑7nm的氣相二氧化娃(%)O. 9 ；粒徑12nm的氣相二氧化娃(%)3. 6 ；聚丙烯酰氨(％)O. 6 ；磷酸(％)1. O ；聚乙烯醇(％)O.1 ；硫酸亞錫(％)O. 2 ；硫酸鋰(％)O.1離子交換水(％)50. 5ο
這種膠體電解液以氣相二氧化硅為膠體主成分，加入數(shù)種摻雜劑，采用控溫反應(yīng)釜，將氣相二氧化硅顆粒部分潤(rùn)濕后用機(jī)械的力量使剩余的聚團(tuán)粉碎破解。浸濕過(guò)程中的攪拌能增加聚團(tuán)的碎解程度，從而也就加快了整個(gè)的分散過(guò)程，加速了氣相二氧化硅微粒表面的化學(xué)反應(yīng)?？販胤磻?yīng)釜電機(jī)功率為3000瓦，轉(zhuǎn)速應(yīng)在4000 6000轉(zhuǎn)/每分鐘范圍， 強(qiáng)力攪拌40分鐘，使團(tuán)聚的氣相二氧化硅顆粒碎解懸浮，使聚丙烯酰氨和聚乙烯醇分散均勻。然后再加入含磷酸、硫酸亞錫、硫酸鋰規(guī)定濃度的稀硫酸溶液攪拌均勻，就配制好硫酸膠體電解液。這種膠體電解液與普通的AGM超細(xì)玻璃纖維隔板聯(lián)合使用，就能得到高性能的電流輸出、深循環(huán)壽命性能優(yōu)良、高的比功率、高的充電效率、耐過(guò)充、充電重復(fù)性好、充電穩(wěn)定性好。作為動(dòng)力用的本發(fā)明蓄電池，完全能滿足壽命期間少維護(hù)、長(zhǎng)壽命、工作溫度寬、瓦時(shí)價(jià)格低、體積比能量?jī)?yōu)異、重量比能量高、自放電率低、能快速充好電的各項(xiàng)性能要
權(quán)利要求
1.本發(fā)明為一種高比能量、長(zhǎng)壽命、速充電、無(wú)腐蝕污染的電動(dòng)道路車輛用排氣式防爆鉛酸蓄電池，它由電池槽、電池蓋、防酸隔爆塞、涂膏式正極板、負(fù)極板、隔板、匯流排、正端極柱、負(fù)端極柱、連接金屬鉛套嵌件、感溫器插孔、極柱蓋片和硫酸膠體電解液組成為1-12 只2V單體蓄電池構(gòu)成的一個(gè)2-24V電壓整體蓄電池組。
2.權(quán)利要求項(xiàng)I中的電池槽的每個(gè)單格的底部，設(shè)計(jì)為平底，無(wú)鞍子，可增加極板的制造聞度，提聞成品畜電池的體積比能量。
3.權(quán)利要求項(xiàng)I中的電池蓋，采用聚丙烯制造，在其蓋上的每個(gè)單格內(nèi)開(kāi)有兩個(gè)正負(fù)極柱孔，在每個(gè)極柱孔中嵌有一個(gè)鉛合金套，在電池槽蓋進(jìn)行熱熔接時(shí)，各極群的正負(fù)極柱可穿過(guò)鉛合金套的孔伸出電池蓋，相鄰兩個(gè)單體蓄電池的正負(fù)鉛合金套使用連接金屬牌連接，在連接金屬牌中央備有電壓監(jiān)測(cè)控制線路連接螺絲孔，它們組成為一個(gè)整體金屬鉛套嵌件，在電池蓋注射成型前就嵌入模具內(nèi)，在注射成型時(shí)一起被嵌入聚丙烯塑料電池蓋內(nèi)， 形成一個(gè)電池蓋整體。
4.權(quán)利要求項(xiàng)I中的防酸隔爆塞的塞體由聚丙烯塑料注射成型，其中的防酸隔爆裝置由陶瓷或聚四氟乙烯材料制造，它可以讓電池內(nèi)部的氫氧氣體順利通過(guò)排放到大氣中，同時(shí)全部阻擋氫氧氣體所攜帶的硫酸排入大氣，還能隔斷外部明火進(jìn)入蓄電池內(nèi)部引發(fā)電池爆炸。
5.權(quán)利要求項(xiàng)3中的整體金屬鉛套嵌件中的連接金屬牌及其中央所設(shè)置的連接螺絲孔柱都使用比金屬鉛的密度小、導(dǎo)電性能更好的金屬銅、鋁、鎳等制造，在其表面鍍覆鉛合金，在特制的模具內(nèi)與鉛合金澆鑄成一個(gè)整體金屬鉛套嵌件。
6.權(quán)利要求項(xiàng)I中的電池蓋上的每個(gè)單格內(nèi)設(shè)置有感溫器插孔，其相鄰兩個(gè)2V單體電池之間設(shè)置有一個(gè)公用的電壓檢測(cè)連接螺絲孔，電動(dòng)道路車輛的主控制線路不但可以通過(guò)每個(gè)插孔中的感溫器監(jiān)測(cè)每個(gè)2V單體蓄電池的適時(shí)工作溫度，還可以通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)控制線路連接螺絲孔適時(shí)監(jiān)測(cè)到每個(gè)2V單體蓄電池的工作電壓，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)2V單體電池的工作電壓和溫度進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警。
7.權(quán)利要求項(xiàng)I中的每個(gè)2V單體蓄電池由涂膏式正極板、負(fù)極板、超細(xì)玻璃纖維隔板、 PE隔板和硫酸膠體電解液組成，正負(fù)極板和板柵均采用CN102110797A專利技術(shù)制造。
8.實(shí)施例2中的2V電動(dòng)道路車輛用排氣式防爆鉛酸蓄電池。
9.實(shí)施例3中的12V電動(dòng)道路車輛用排氣式防爆鉛酸蓄電池。
10.權(quán)利要求項(xiàng)7中的硫酸膠體電解液的組成如下硫酸含量(％)36-45 ；粒徑7nm的氣相二氧化娃(％)O. 4-1.粒徑12nm的氣相二氧化娃(％)2. 8-4. O聚丙烯酰氨(％)O. 4-0.磷酸(％)1. 0-1.聚乙烯醇含量(％)O. 1-0.硫酸亞錫含量(％)O. 1-0硫酸鋰含量(％)O. 1-0.離子交換水(％)47-59。
全文摘要
本發(fā)明涉及電動(dòng)道路車輛用高比能量、長(zhǎng)壽命、速充電、無(wú)腐蝕的排氣式防爆鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)制造方法，通過(guò)對(duì)電池槽蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)2-48V整體蓄電池的每個(gè)2V單體電池充放電狀態(tài)及溫度的變化進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控，其單體電池之間的連接采用預(yù)注入電池蓋的整體金屬鉛套嵌件，電池槽底部不設(shè)置鞍子，排氣塞設(shè)置防酸隔爆裝置，正負(fù)極板均設(shè)計(jì)為涂膏式薄型極板，取代厚型管式正極板，隔板可單獨(dú)采用超細(xì)玻纖隔板或PE隔板、也可將PE隔板和超細(xì)玻纖隔板聯(lián)合并用，電解液采用膠體電解液，這種設(shè)計(jì)制造方法能確保本發(fā)明蓄電池在使用中既不會(huì)因明火引爆，又消除了酸霧腐蝕設(shè)備和造成環(huán)境污染，1小時(shí)快速充電可達(dá)到額定容量C3值，在3小時(shí)內(nèi)可完全充好電，同時(shí)還具有高比能量和深循環(huán)長(zhǎng)壽命特征。
文檔編號(hào)H01M2/02GK103000830SQ201110267729
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者崔榮龍 申請(qǐng)人:崔榮龍