側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種側(cè)立式鉛錫酸動(dòng)力電池，能將原來(lái)鉛酸電池的理論比容量從83.47Ah/kg提高到96.81Ah/kg，實(shí)際比能量從50Wh/kg提高到80Wh/kg以上，能量密度提高到200Wh/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(jí)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(dòng)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(dòng)汽車的基本要求，但有自燃爆炸性風(fēng)險(xiǎn)，特別是造價(jià)成本太高很難被純電動(dòng)汽車中低端市場(chǎng)所接受。
[0003]鉛酸電池的比容量和比功率同時(shí)滿足電動(dòng)汽車的最低要求，只是相對(duì)而言偏低。但是安全可靠，價(jià)格便宜，只要大幅度提高比容量和比功率，可以說(shuō)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(wú)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(lái)，因?yàn)榛迮c正極活性物質(zhì)外面的硫酸有2伏的電位差，會(huì)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(shí)心的，不能最大幅度降低自重；四是因?yàn)榛钚晕镔|(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(shí)間還不能商品化的重要因素。而且與镲氫電池的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，本實(shí)用新型提供一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池，在電池殼中，正極輸出極板，雙極性正負(fù)極板，負(fù)極輸出極板順序安裝，與傳統(tǒng)的雙極性電池的極板不同的是傳統(tǒng)的雙極性極板是正負(fù)極活性物質(zhì)分別在基板的兩面，而側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池的極板是使用同一塊基板，通過電池槽單格內(nèi)腔與內(nèi)腔之間的隔板將基板一分為二，基板一側(cè)的兩面涂有正極活性物質(zhì)成為正極板，基板的另一側(cè)的兩面涂有負(fù)極活性物質(zhì)成為負(fù)極板，在同一塊基板上的正負(fù)極板用電池槽相鄰單格之間的隔板將其分開，雙極性正負(fù)極板之間未涂活性物質(zhì)的基板部分按方向順序無(wú)間隙地固定在隔板內(nèi)。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(shí)現(xiàn)的，負(fù)極活性物質(zhì)采用多孔性純錫。本實(shí)用新型發(fā)揮兩種電池之優(yōu)勢(shì)，將原來(lái)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96.8IAh/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/Ah，則100g活性物質(zhì)可以產(chǎn)生的電量為96.81Ah)。因用錫量不大，造價(jià)不高，是動(dòng)力電池的理想選擇。
[0005]本實(shí)用新型的有益效果是通過減少連接用鉛量，板柵用鉛量以及負(fù)極活性物質(zhì)比重的降低從而提高了比能量，結(jié)構(gòu)緊湊大幅度提高了能量密度。以12V.40Ah側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)樣品為例:外型尺寸:高170mm，寬77mm，長(zhǎng)180mm。體積為2.356L，重量為6.4kg。基板厚度為0.3mm，采用錫鉛合金，其中錫占90%，鉛占10%。正極板活性氧化鉛厚1mm，高150mm，寬26mm，片數(shù)為27X6 ;負(fù)極版活性錫厚0.7mm，高150mm，寬26mm，片數(shù)為27X6，隔膜為55X6片，厚度0.3mm。兩小時(shí)放電量44Ah，比能量達(dá)到82.5Wh/kg，能量密度達(dá)到203Wh/L。總用錫量900g。比能量超過了目前市場(chǎng)有售的鎳氫電池水平。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1，圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)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是電池負(fù)極輸出極柱，4是電池正極輸出極柱，5是雙極性負(fù)極板，6是雙極性正極板，7是電槽內(nèi)腔隔板，8是電池槽蓋，9是正極輸出端正極極板，10是負(fù)極輸出端負(fù)極極板，11是基板，12是正極基板塑料包邊框架，13是負(fù)極基板塑料包邊框架，14是負(fù)極塑料邊框延長(zhǎng)，15是匯流排。
[0008]圖3，圖4，圖5是雙極性正負(fù)極板正視，俯視和側(cè)視構(gòu)造圖。
[0009]圖3，圖4，圖5中的5是雙極性負(fù)極板，6是雙極性正極板，12是正極基板塑料包邊框架，11是正負(fù)極基板，13是負(fù)極基板塑料包邊框架，14是負(fù)極塑料邊框延長(zhǎng)。
[0010]圖6，圖7，圖8是電池正極輸出端正極板正視，俯視和側(cè)視圖。
[0011]圖6，圖7，圖8中的9是正極輸出端正極極板，12是正極板塑料邊框架，11是正極基板，16是極柱耐酸O型密封圈，4是正極輸出端，15是匯流排。
[0012]圖9，圖10，圖11是負(fù)極輸出端負(fù)極板正視，俯視和側(cè)視圖。
[0013]圖9，圖10，圖11中的10是負(fù)極輸出端負(fù)極極板，13是負(fù)極塑料邊框架，11是負(fù)極基板，16是極柱耐酸O型密封圈，3是負(fù)極輸出端，15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是電池殼體，5是雙極性負(fù)極板，6是雙極性正極板，7是電池槽單格內(nèi)腔之間的隔板體，12是正極板塑料邊框架，13是負(fù)極塑料邊框架，14是負(fù)極塑料邊框延長(zhǎng)，17是極板插入槽，18是負(fù)極板定位臺(tái)階，19是正極板定位臺(tái)階，11是基板，20是注膠腔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圖1，圖2側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池殼I中，正極輸出極板9，雙極性正負(fù)極板5.6，負(fù)極輸出極板10順序安裝，雙極性正負(fù)極板5.6使用同一塊基板11，基板一側(cè)的兩面涂有正極活性物質(zhì)6成為正極板，另一側(cè)的兩面涂有負(fù)極活性物質(zhì)5成為負(fù)極板，雙極性正負(fù)極板5.6之間未涂活性物質(zhì)的基板部分按方向順序無(wú)間隙地固定在電池槽相鄰單格內(nèi)腔之間的隔板7內(nèi)，在電池蓋I的配合下，電池槽中每個(gè)單格各自獨(dú)立密封。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(jì)在板柵腰部中間，可以有效緩解極板下段部分活性物質(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(shí)現(xiàn)的。
[0018]電池的成流反應(yīng)
[0019]——充電放電——
[0020]正極反應(yīng):Pb02+3H++HS(T4+2e= = = PbS04+2H20
[0021]負(fù)極反應(yīng):Sn+HS04== = = SnSO 4+H++2e
[0022]電池總反應(yīng):Pb02+Sn+2H++2HS04= = = PbSO 4+SnS04+2H20
[0023]圖3，圖4，圖5中的塑料框架12，13用于支撐整體雙極性極板正負(fù)極基板11。正負(fù)極基板11中未涂活性物質(zhì)部分用負(fù)極塑料邊框延長(zhǎng)14支撐。塑料邊框延長(zhǎng)14與塑料框架12，13是一個(gè)整體，它是將正負(fù)極基板制成后放入注塑機(jī)模具內(nèi)一次性注塑制得。
[0024]圖6，圖7，圖8是正極輸出端正極極板，它的基板11也是靠塑料框架12支撐。極柱4上設(shè)計(jì)有耐酸O型密封圈16，匯流排15設(shè)計(jì)在正極極板腰部中間一側(cè)。
[0025]圖9，圖10，圖11是負(fù)極輸出端負(fù)極極板，它的基板11也是靠塑料框架13支撐。極柱3上設(shè)計(jì)有耐酸O型密封圈16，匯流排15設(shè)計(jì)在負(fù)極極板腰部中間一側(cè)。
[0026]圖12，圖13，圖14是雙極性極板插入隔板插入槽17時(shí)，雙極性正負(fù)極板上的塑料邊框12，13與定位臺(tái)階18，19隔板體7形成注膠腔20。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池，在電池殼中，正極輸出極板，雙極性正負(fù)極板，負(fù)極輸出極板順序安裝，其特征是:雙極性正負(fù)極板使用同一塊基板，基板一側(cè)的兩面涂有正極活性物質(zhì)成為正極板，另一側(cè)的兩面涂有負(fù)極活性物質(zhì)成為負(fù)極板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池，其特征是:在同一塊基板上的正負(fù)極板用電池槽相鄰單格之間的隔板將其分開。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池，其特征是:雙極性正負(fù)極板之間未涂活性物質(zhì)的基板部分無(wú)間隙地固定在電池槽相鄰單格之間的隔板內(nèi)，在電池蓋的配合下，電池槽中的每個(gè)單格各自獨(dú)立密封。
【專利摘要】一種側(cè)立式雙極性鉛錫酸動(dòng)力電池，能將原來(lái)鉛酸電池的理論比容量從83.47Ah/kg提高到96.81Ah/kg。雙極性正極板與負(fù)極板通過同一塊基板連接在一起，并用電池槽相鄰單格內(nèi)腔之間的隔板將其隔開，省去了極耳、匯流排、極柱，基板采用錫鉛合金薄片，用塑料包邊框架作為支撐，負(fù)極活性物質(zhì)使用純錫。減少了連接用鉛，降低了自重，節(jié)約了空間，實(shí)際比能量達(dá)80Wh/kg以上，能量密度達(dá)到200Wh/L以上。
【IPC分類】H01M4/14
【公開號(hào)】CN204614863
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520292844
【發(fā)明人】陳亮
【申請(qǐng)人】陳亮
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日