一種膠體電池及其生產方法與流程

本發明涉及鉛酸蓄電池領域，尤其涉及一種膠體電池及其生產方法。

背景技術：

膠體濃度超過5％的膠體電池的隔板多采用塑料或樹脂多孔隔板，這種隔板工藝復雜，成本較高。如果采用其它普通的隔板作為膠體電池的隔板，存在灌膠困難和化成困難兩個工藝問題。

申請號為CN201420113592.3，申請人為超威電源有限公司的專利公開了一種膠體電池自帶酸循環及抽酸結構。該結構可以應用于吸酸隔板電池的內化成，達到對電池強制上下直接進行酸循環，提升化成和生產效率，但該專利是在槽及蓋上實現的，工藝要求比較高，槽、蓋通酸孔之間實現貫通和密封難度較大。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種膠體電池及其生產方法。本發明膠體電池能夠應用普通隔板，基本保持電池原有外形，其結構簡單，密封可靠，易于生產。本發明的膠體電池內化成工藝、灌膠工藝更為高效，制得的產品一致性更好。

本發明的具體技術方案為：一種膠體電池，包括電池槽、電池蓋以及設于所述電池槽內的極群組。所述極群組包括疊設的正極板、復合隔板和負極板；所述復合隔板由玻璃絲隔板和微孔PE隔板疊加而成。

所述電池蓋上設有安全閥孔，所述安全閥孔與極群組之間設有上預留空間；所述電池槽的底部設有注液孔；電池槽底部與極群組之間設有下預留空間；電池槽底部內壁位于所述注液孔的上方設有注液孔蓋，所述注液孔蓋與電池槽底部內壁之間形成至少兩個通酸孔；所述底部注液孔內設有密封塞。

在本發明中，以注液孔、安全閥孔分別作為化成過程中酸的進酸孔和出酸孔。且電池槽內腔中在這兩個孔的邊上都要留有一定的空間，目的是便于酸液在該空間內停留，便于混合均勻，也為了讓進酸口中進入的高流速的酸液中不直接沖擊電池隔板，留有緩沖空間。設于注液孔上方的注液孔蓋的作用是避免電池注酸過程中直接沖擊隔板后損傷隔板。

作為優選，所述復合隔板為兩層結構或三層結構；所述兩層結構由一層玻璃絲隔板和一層微孔PE隔板疊加而成；所述三層結構為玻璃絲隔板-微孔PE隔板-玻璃絲隔板或者微孔PE隔板-玻璃絲隔板-微孔PE隔板。

作為優選，所述注液孔蓋的底部設有凹腔；所述密封塞包括設于注液孔內的塞柱，與所述塞柱底部連接的塞蓋；所述塞柱的端部設于所述凹腔內并將通酸孔堵住；所述塞蓋內側面上設有凸起的密封環和凸起的自鎖扣；所述電池槽外壁底部對應所述自鎖扣位置設有與自鎖扣可卡扣的配合自鎖扣。

塞柱能夠抵住注液孔以及通酸孔。密封環能夠進一步提高密封性。所述自鎖扣可以為鍥型自鎖扣，配合自鎖扣方向與自鎖扣相反，以便于兩者配合，能讓密封塞自由旋進，且能防止其脫扣。

作為優選，所述塞蓋以及塞柱上設有用于擰緊密封塞的凹孔。

密封塞中間設計有內六角或方形凹孔，用于密封塞的擰緊，且不占用密封空間。

作為優選，所述電池槽底部外壁位于塞蓋外側設有底部密封片，所述底部密封片粘合或扣合于電池槽底部外壁上。

底部密封片能夠進一步提高密封性。

作為優選，所述通酸孔與電池槽底部內壁呈相切。

通酸孔與電池槽底部內壁是呈相切結構，目的是便于電池內的游離酸可以通過通酸孔能夠全部流出而沒有任何障礙。

作為優選，所述正極板、負極板的底部設有支撐腳，所述支撐腳的高度高于注液孔蓋的高度。

作為優選，所述電池槽底部設有凸臺，所述凸臺的高度高于注液孔蓋。

由于留有下預留空間，為了讓極群組底部不受注液孔及其注液孔蓋凸起的影響，設計的極板需要帶有一定的高度的支撐腳，或者用兩個凸臺形鞍子予以替代，也可以將凸臺直接設計到電池槽底部，與電池槽一體注塑形成。

上述的膠體電池的生產方法，包括以下步驟：

步驟1：在電池槽底部的注液孔上方扣上注液孔蓋；

步驟2：將焊接好的極群組插入電池槽內，蓋上電池蓋，然后對電池引出線端子進行密封，得到半成品電池；

步驟3：將半成品電池在酸循環生產線上進行定位，將帶有密封圈的進酸管接入半成品電池的底部注液孔，在安全閥孔處擰入出酸管；

步驟4：首次生產需要將濃硫酸和純水配制成酸密度在1.05～1.15g/cm³范圍內的化成酸；

步驟5：將化成酸從電池的底部壓入電池槽內，硫酸與生極板中氧化鉛發生反應，導致化成酸比重降低，電池內部溫度升高，化成稀硫酸持續地注入電池槽內部，補充反應掉的硫酸，待電池內腔全部注滿后，低比重高溫度的化成酸從安全閥孔中流出，帶走電池內的熱量；

步驟6：給電池之間串聯連接導線，并接入化成充放電機，待化成酸循環0.2～2h后，給回路中的電池開始充電，充電工藝是0.1～0.5C₁₀的電流恒流充電16～48h，充電過程中可以插入0.01～0.2C₁₀的電流恒流放出0.1～0.6C₁₀的電量；

步驟7：從安全閥孔中流出的化成酸統一經過回流管，將化成酸匯集后收集到一起進行過濾；

步驟8：對過濾后的化成酸用純水或濃硫酸調節濃度使其符合濃度要求；

步驟9：將調節濃度后的化成酸導入化成酸池中，進入循環利用模式；

步驟10：根據電池容量設計和出廠開路電壓的設計要求，將濃硫酸和純水配制成密度在1.15～1.40g/cm³范圍內的高比重酸；

步驟11：待電池化成結束后，停止低比重化成酸的循環，關閉低比重的化成酸進酸口和出酸口的閥門，打開高比重酸的進口酸和出酸口的閥門，將配好的高比重酸從電池注液孔壓入電池內，電池內的低比重的化成酸被逐漸替換成高比重酸；

步驟12：將安全閥孔流出的酸，經過濾、濃度調節后，導入高比重酸池中，進入循環利用模式；

步驟13：換酸開始0.5-2h后，對電池進行放電，讓正負極活性物質轉換成硫酸鉛，使硫酸轉換成固體硫酸鉛固定到極板上，放出電量為電池額定容量的0.8～1.6倍時，停止放電，停止酸循環；

步驟14：從注液孔處對電池進行抽真空，使電池中的可流動游離酸全部抽出，電池中只在正負極板空隙中留有少量酸；

步驟15：拆除電池的化成連接線，在注液孔處擰上密封塞；

步驟16：用流動純水沖洗電池的底部和電池表面，直至電池底部表面不再殘留硫酸；

步驟17：用超聲波、熱熔焊或密封膠方式在密封塞外部做二次密封，將底部密封片和電池槽底部扣合或粘結在一起；

步驟18：從安全閥孔處進行抽真空，然后向電池槽內注入膠體；

步驟19：將電池全部重新與充放電機連接，對電池進行充電，充入電量為步驟13中放出電量的1～2倍。

步驟20：蓋上安全閥，清洗電池表面，絲印商標，包裝，制得成品。

采用本發明的膠體電池內化成工藝、灌膠工藝更為高效，制得的產品一致性更好。

作為優選，步驟18中，所述膠體采用向純水中剪切分散氣相二氧化硅的方式制得，氣相二氧化硅的比表面積為100～400m²/g，剪切分散的線速度為10～25m/s；膠體濃度為10～25％；膠體降溫至25℃以下后才可灌注，灌注時對膠體進行攪拌，攪拌速度為200～2000轉/分。

與現有技術對比，本發明的有益效果是：本發明膠體電池能夠應用普通隔板，基本保持電池原有外形，其結構簡單，密封可靠，易于生產。本發明的膠體電池內化成工藝、灌膠工藝更為高效，制得的產品一致性更好。

附圖說明

圖1為本發明的一種剖視結構示意圖；

圖2為圖1的側視圖；

圖3為本發明中密封塞與電池槽底部的一種結構示意圖；

圖4為本發明中密封塞的一種立體結構示意圖；

圖5為本發明實施例1中復合隔板的一種結構示意圖；

圖6為本發明實施例2中復合隔板的一種結構示意圖；

圖7為本發明實施例3中復合隔板的一種結構示意圖；

圖8為本發明實施例2中電池槽的一種結構示意圖；

圖9為本發明電池槽底部的配合自鎖扣的一種結構示意圖；

圖10為本發明膠體電池化成時的一種結構示意圖。

附圖標記為：電池槽1、電池蓋2、正極板3、復合隔板4、負極板5、上預留空間6、下預留空間7、支撐腳8、凸臺9、注液孔11、注液孔蓋12、通酸孔13、密封塞14、配合自鎖扣15、安全閥孔21、玻璃絲隔板41、微孔PE隔板42、塞柱141、塞蓋142、密封環143、自鎖扣144、凹孔145、底部密封片146。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1

如圖1、圖2所示，一種膠體電池，包括電池槽1、電池蓋2以及設于所述電池槽內的極群組。

所述極群組包括疊設的正極板3、復合隔板4和負極板5。所述復合隔板由玻璃絲隔板41和微孔PE隔板42疊加而成。如圖5所示，在本實施例中，所述復合隔板為三層結構：微孔PE隔板-玻璃絲隔板-微孔PE隔板。

所述電池蓋上設有安全閥孔21，所述安全閥孔與極群組之間設有上預留空間6。

如圖3、4所示，所述電池槽的底部設有注液孔11；電池槽底部與極群組之間設有下預留空間7；電池槽底部內壁位于所述注液孔的上方設有注液孔蓋12，所述注液孔蓋與電池槽底部內壁之間形成至少兩個通酸孔13；所述通酸孔與電池槽底部內壁呈相切。注液孔蓋的底部設有凹腔；所述注液孔內設有密封塞14。

如圖3、4、9所示，所述密封塞包括設于注液孔內的塞柱141，與所述塞柱底部連接的塞蓋142。所述塞柱的端部設于所述凹腔內并將通酸孔堵住；塞蓋以及塞柱上設有用于擰緊密封塞的凹孔145，所述凹孔為內六角凹孔。所述塞蓋內側面上設有凸起的密封環143和一圈凸起的楔形的自鎖扣144；所述電池槽外壁底部對應所述自鎖扣位置設有反向的楔形的的配合自鎖扣15。所述電池槽底部外壁位于塞蓋外側設有底部密封片146，所述底部密封片粘合于電池槽底部外壁上。

如圖2所示，所述正極板、負極板的底部設有支撐腳8，所述支撐腳的高度高于注液孔蓋的高度。

實施例2

如圖1所示，一種膠體電池，包括電池槽1、電池蓋2以及設于所述電池槽內的極群組。

所述極群組包括疊設的正極板3、復合隔板4和負極板5。所述復合隔板由玻璃絲隔板41和微孔PE隔板42疊加而成。如圖6所示，在本實施例中，所述復合隔板為三層結構：玻璃絲隔板-微孔PE隔板-玻璃絲隔板。

所述電池蓋上設有安全閥孔21，所述安全閥孔與極群組之間設有上預留空間6。

如圖3、4所示，所述電池槽的底部設有注液孔11；電池槽底部與極群組之間設有下預留空間7；電池槽底部內壁位于所述注液孔的上方設有注液孔蓋12，所述注液孔蓋與電池槽底部內壁之間形成至少兩個通酸孔13；所述通酸孔與電池槽底部內壁呈相切。注液孔蓋的底部設有凹腔；所述注液孔內設有密封塞14。

如圖3、4、9所示，所述密封塞包括設于注液孔內的塞柱141，與所述塞柱底部連接的塞蓋142。所述塞柱的端部設于所述凹腔內并將通酸孔堵住；塞蓋以及塞柱上設有用于擰緊密封塞的凹孔145，所述凹孔為方形凹孔。所述塞蓋內側面上設有凸起的密封環143和一圈凸起的楔形的自鎖扣144；所述電池槽外壁底部對應所述自鎖扣位置設有反向的楔形的的配合自鎖扣15。所述電池槽底部外壁位于塞蓋外側設有底部密封片146，所述底部密封片扣合于電池槽底部外壁上。

如圖8所示，所述電池槽底部設有凸臺9，所述凸臺的高度高于注液孔蓋。

實施例3

本實施例與實施例1的不同之處在于：如圖7所示，在本實施例中，所述復合隔板為兩層結構。

實施例4

一種膠體電池的生產方法，包括以下步驟：

步驟1：在電池槽底部的注液孔上方扣上注液孔蓋；

步驟2：將焊接好的極群組插入電池槽內，蓋上電池蓋，然后對電池引出線端子進行密封，得到半成品電池；

步驟3：如圖10所示，將半成品電池在酸循環生產線上進行定位，將帶有密封圈的進酸管接入半成品電池的底部注液孔，在安全閥孔處擰入出酸管；利用電池自身重量，必要時可加持加緊裝置，使電池的進酸和出酸管可靠連接電池。

步驟4：首次生產需要將濃硫酸和純水配制成酸密度在1.05～1.15g/cm³范圍內的化成酸；

步驟5：將化成酸從電池的底部壓入電池槽內，硫酸與生極板中氧化鉛發生反應，導致化成酸比重降低，電池內部溫度升高，化成稀硫酸持續地注入電池槽內部，補充反應掉的硫酸，待電池內腔全部注滿后，低比重高溫度的化成酸從安全閥孔中流出，帶走電池內的熱量；

步驟6：給電池之間串聯連接導線，并接入化成充放電機，待化成酸循環0.2～2h后，給回路中的電池開始充電，充電工藝是0.1～0.5C₁₀的電流恒流充電16～48h，充電過程中可以插入0.01～0.2C10的電流恒流放出0.1～0.6C10的電量；

步驟7：從安全閥孔中流出的化成酸統一經過回流管，將化成酸匯集后收集到一起進行過濾；步驟8：回收的化成算的比重與原始化成算的比重因電池反應過程或化成過程發生了偏差，這些酸在過濾后，對過濾后的化成酸用純水或濃硫酸調節濃度使其符合濃度要求；

步驟9：將調節濃度后的化成酸導入化成酸池中，進入循環利用模式；

步驟10：根據電池容量設計和出廠開路電壓的設計要求，將濃硫酸和純水配制成密度在1.15～1.40g/cm³范圍內的高比重酸；

步驟11：待電池化成結束后，停止低比重化成酸的循環，關閉低比重的化成酸進酸口和出酸口的閥門，打開高比重酸的進口酸和出酸口的閥門，將配好的高比重酸從電池注液孔壓入電池內，電池內的低比重的化成酸被逐漸替換成高比重酸；

步驟12：將安全閥孔流出的酸，經過濾、濃度調節后，導入高比重酸池中，進入循環利用模式；

步驟13：換酸開始0.5-2h后，對電池進行放電，讓正負極活性物質轉換成硫酸鉛，使硫酸轉換成固體硫酸鉛固定到極板上，放出電量為電池額定容量的0.8～1.6倍時，停止放電，停止酸循環；

步驟14：從注液孔處對電池進行抽真空，使電池中的可流動游離酸全部抽出，只留有正負極板空隙中的少量酸；

步驟15：拆除電池的化成連接線，在注液孔處擰上密封塞；

步驟16：用流動純水沖洗電池的底部和電池表面，直至電池底部表面不再殘留硫酸；

步驟17：用超聲波或密封膠方式在密封塞外部做二次密封，將底部密封片和電池槽底部扣合或粘結在一起；

步驟18：從安全閥孔處進行抽真空，然后向電池槽內注入膠體。其中，所述膠體采用向純水中剪切分散氣相二氧化硅的方式制得，氣相二氧化硅的比表面積為100～400m²/g，剪切分散的線速度為10～25m/s；膠體濃度為10～25％；膠體降溫至25℃以下后才可灌注，灌注時對膠體進行攪拌，攪拌速度為200～2000轉/分。

步驟19：將電池全部重新與充放電機連接，對電池進行充電，充入電量為步驟13中放出電量的1～2倍。

步驟20：蓋上安全閥，清洗電池表面，絲印商標，包裝，制得成品。

實施例5

膠體電池循環化成工藝具體參數如下：

對比例

現有的吸附棉隔板普通非膠體電池內化成工藝具體參數如下：

低成本膠體電池原先是無法按本發明方法生產的，由實施例5與對比例對比可知，采用了新的發明工藝和結構后，電池的生產時間只有51.5小時，化成后的內部活性物質偏差只有0.5％。而吸附棉隔板的普通電池采用普通化成工藝需要102小時，化成后內部活性物質偏差達到5.3％。

本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍。