專利名稱：水平電極免維護密閉鉛酸蓄電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有新型電極和新型密閉閥的免維護密閉鉛酸蓄電池，特別是能適用于小型免維護密閉鉛酸蓄電池。
現有的各種用途各類型的鉛酸蓄電池，都在向免維護和密閉化發展。特別是小型和固定式免維護密閉鉛酸蓄電池，發展更為迅速和趨于成熟。現有的免維護密閉鉛酸蓄電池，主要采用恒壓限量的充電方法以減少水耗；正板柵用低銻鉛合金負板柵用鉛鈣合金，改變氫和氧的電極電位以減少氣體的析出；用過量的負極活性物質吸附正極產生的氧并再化合成水。以形成氧內部循環；用各種形式的密閉閥隔斷電池與外界的聯系，以防止大氣中的氧對電極反應的干擾，而過大電流充電時氣體又能安全逸出。無疑上述現有技術是有成效的，但是，仍存在著一定的不足和缺陷。例如平板式電極垂直狀態運行，減少了氧氣與負極的接觸面和接觸時間，不利于氧再化合反應的進行，特別是運動狀態下，如汽車行駛時對電池充電，氧氣更容易擺脫吸附，向上浮動而逸出電解液液面。導致氧再化合率降低。而且電極垂直狀態運行，幾乎全部電極和導電零件的重量，僅僅依靠板柵的板腳來支撐。眾所周知，鉛是組成電極的主要材料，而它卻是一種軟重金屬。免維護電池板柵采用的低銻合金，其抗張強度約為銅的十分之一，電極支撐面小，又處在運動和振動下運行，板腳壓力大，對電池沖擊力強，很容易導致板柵腳塑性變形和電極彎曲，嚴重的致使極板報廢。如
圖1所示，現有的常規板柵，其集電方式是依靠處在邊框外面的板耳〔1〕來完成的。它處于產生電流的活性物質的非對稱中心部位，平均導電距離長，因而導致了電極內阻增大。現有的密閉電池所采用的密閉閥有平板橡膠膜式、迷宮式；球體或帽體閥式等，前一種使用有方向性，后一種迷宮小縫易堵塞失效。第三類難以在強振動和高加速狀態下運行，因此，不同程度地降低了電池密閉的可靠性。
本發明的目的是提供一種新型的免維護密閉鉛酸蓄電池。具有新型電極和密閉閥。該電極必須具有完全或接近完全使氧再化合的能力和優良的放電特性，該密閉閥必須具有在動態運行時保持電池一定的內壓，和防止空氣進入電池的能力。
本發明的任務是這樣完成的改變電極呈水平狀態運行，采用全支撐方式定位和中心式集電，同時采用套管迴流式減壓密閉閥。電極呈水平狀態，邊框粘接成半封閉式結構，增大了反應接觸面也增長了反應的時間，進一步提高了氧再化合率。電極采用全支撐和中心集電。大大增強了電極的強度，使薄型平板式電極水平狀態運行成為可行。中心集電式，減短了板柵導電平均距離，降低了內阻改善了放電性能。套管迴流式密閉閥，首先利用了憎水性棕剛玉能阻擋固體和液體但能透氣的特性，使之不致造成閥體失控，利用閥體多通道使氣體迴流。以形成密閉區和限壓區。利用軟膠管呈張力狀態下工作，與閥體迴流通道相配合，形成動態密閉和單向減壓的能力。
以下將結合附圖對發明作進一步的詳述。
圖1是現有的常規板柵示意圖。
圖2是本發明的電極板柵示意圖。
圖3是本發明的單體電池結構圖。
圖4是本發明的密閉閥結構圖。
參照圖1，集電板耳〔1〕處在邊框〔2〕之外，處于活性物質區的非對稱部位，其導電性欠佳。板腳〔4〕的支撐面很小，壓強增大，致使板腳容易變形。內筋〔3〕截面小，抗彎強度差，故此類極板也容易彎曲變形。參照圖2，本發明之板柵，集電是依靠中心集電環〔1〕來完成的，它處于最佳集電部位，其內阻比常規板柵低，故具有良好的放電性能。其支撐面是集電環〔1〕和全部邊框〔2〕，即除活性物質面以外，全部是支撐面。故稱全支撐，支撐面的壓強大為降低，可防止板柵產生塑性變形，而且其內筋〔3〕呈放射狀，也增強了電極強度。參照圖3，正電極〔5〕和負電極〔4〕相間重疊水平裝配，邊框用粘接劑〔6〕固定在電池槽〔8〕的內壁，隔板〔7〕間裝在正負極之間，中心用支撐座〔9〕和隔離套〔3〕支撐和絕緣，正極用正極柱〔1〕并聯，負極用負極柱〔2〕并聯，分別從隔離套孔內引出，電池蓋〔10〕與電池槽粘接，正負極柱插入蓋的鉛銻合金嵌件極柱套〔11〕內，上端與之焊為一體，使極柱引出部分不致泄漏。負極柱上端與負極柱引出線〔12〕接頭焊接，引線穿過蓋壁成為電池負線。正極柱上端與連接線〔13〕的一端焊接，連接線的另一端與相鄰單體電池的負極上端焊接(圖中未畫出)，使單體電池串聯，這樣，可根據需要組成6V、12V、24V等規格的電池，串聯之最后一個單體電池正極柱上端，與正極引出線接頭焊接，引線同樣穿過蓋壁成為電池正線。套管迴流式減壓密閉閥〔14〕(結構見圖4)粘接在電池蓋內通道槽底部的預留孔內，所有單體電池內的氣體，達到預控壓力時，才能通過閥進入電池蓋內通道槽然后排空，但空氣并不能從內通道槽反向流入單體電池(密閉閥的工作原理后述)。采用成熟而可靠的現有技術相配套，例如電池槽蓋與隔離套以及密閉閥閥體，均采用耐酸工程塑料制成；極板由板柵與活性物質組成，正板柵用微銻鉛合金，負板柵用鉛鈣合金，正極活性物質主要是二氧化鉛，負極活性物質主要是海綿狀鉛，約過量10％，隔板用MA——軟質微孔袋式隔板等等，這些，都是保證電池工作可靠性的條件。從圖3結構可以看出，電池強度的提高和放電性能的改善是明顯的，下面分析一下氧再化合過程，反應式如下1/2 O2＋Pb＋H2SO4→PbSO4＋H2O…………〔1〕從圖3可以看出所有正電極產生的氧氣，必須通過一片或多片負電極才能逸出，沒有其它逃逸路線，而垂直狀態運行的電極，由于氣體浮力效應，氧再化合反應時間短，也只是在表層進行，而水平式電極則不然，其反應時間與接觸面均比垂直式電極好，在外部條件相同的情況下，氧再化合率提高了，正極產生的氧將完全或接近完全再化合成水而保持在電池內。因此，電池在運行過程中沒有或只有極小量水的損失。這樣，在運行期間，無需給電池添加水，從而達到免維護的目的。如果電池密閉性不好，電池中的水將以蒸發和滲漏的形式逸出，而空氣中的氧進入電池，增加了負極再化合負荷，而過量的負極活性物質是有限的，從反應式〔1〕可知，反應是不可逆的。最終導致負極失效，這樣，就破壞了電池的免維護性。故還必須致力于解決密閉的可靠性問題。除圖3所述的密閉方式外，下面還對密閉閥的工作原理單獨補述參照圖4，本發明的套管迴流式減壓密閉閥是這樣工作的——電池內的固體顆粒、電解液或氣體，接觸本閥時，具有憎水性燒結式微孔棕剛玉片〔4〕能將固體和液體阻擋在閥外，只有氣體透過棕剛玉片進入閥體〔3〕中心孔，但該孔中段被不透氣的塑料栓〔2〕所塞，氣體只能折向C－C部位之兩橫孔并充滿半圓環形槽，隨著壓力的增大，呈張力狀態的膠套管〔1〕開始膨脹，如圖C－C部位雙點劃線所示，當套管脹到一定程度，B－B部位環形槽下的鼠尾槽與C－C部位環形槽相通，這樣，氣體經過鼠尾槽進入B－B部位環形槽，流入槽底之橫向小孔而進入閥體上部中心孔，最后經中孔流向A－A部位之橫孔排空。通過調整軟膠套管的厚度和改變鼠尾槽的長度，調節釋氣壓力。其反向密閉性是可靠的，空氣從A－A部位橫孔進入上部中心孔，當到B－B部位環形槽后即為呈張力狀態的膠套管所阻，再無法與C－C部位槽相通，因而也無法進入電池內部，膠套管呈張力狀態工作，具有良好的耐振性和運行無方向性，是一種性能良好和密閉可靠的密閉閥。
本發明與現有技術相比，由于具有全支撐中心集電式水平電極，提高了氧再化合率，用稍過量的負極活性物質，即可使氧完全或接近完全化合成水；解決了鉛電極強度差而不能水平運行的難題，優化了設計；提高了電池的比能量，特別是改善了大電流放電特性。考慮到免維護特性和密閉性是相互影響相輔相成的兩項技術特性，本發明還具有套管迴流式減壓密閉閥，提高了電池的密閉性，促進了氧再化合反應，使電池的免維護特性更加完善和可靠。
權利要求1.一種新型免維護密閉鉛酸蓄電池，其特征是具有水平電極，它呈水平狀態或接近水平狀態運行，電極的邊框與電池槽壁粘接密封，形成半封閉式矩形區間，有利于氧的再化合反應的進行，中心部位用支撐件支承，可防電極彎曲變形，同時還具有套管迴流式減壓密閉閥。
2.根據權利要求1所述的水平電極，其特征是集電極柱與中部支撐件結合在一起，正負極柱分別從隔離套中引出，構成電極的極柵相應地呈中心放射式形狀。
3.根據權利要求1所述的套管迴流式減壓密閉閥，其特征是由軟橡膠套管和耐酸塑料閥體組成，塑料閥體為迴流式，與呈張力狀態的軟橡膠套管組合工作，使密閉閥在一定的壓力范圍呈密閉狀態，當壓力超過一定范圍又可單向釋氣。
專利摘要本實用新型稱為水平電極免維護密閉鉛酸蓄電池，它屬于電化學技術領域。本實用新型是為了提高免維護鉛酸蓄電池的氧再化合率和密閉的可靠性，改善放電性能。本實用新型具有全支撐中心集電式水平電極和套管回流式減壓密閉閥等獨特技術，氧再化合率高，密閉可靠性強，放電性能好，適用于各種用途各種類型的免維護密閉鉛酸蓄電池，特別適用于小型免維護密閉鉛酸蓄電池，也適用于普通鉛酸蓄電池。
文檔編號H01M10/12GK2044766SQ87217179
公開日1989年9月20日 申請日期1987年12月28日 優先權日1987年12月28日
發明者譚玉春 申請人:譚玉春