一種具有自動補水功能的鉛酸蓄電池的制作方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
[0002]本實用新型涉及鉛酸蓄電池。
[0003]【背景技術】:
[0004]鉛酸蓄電池可廣泛應用于交通動力、電力通訊、礦山照明、儲能等領域。
[0005]鉛酸蓄電池在充放電過程或放置過程，會發生水電解、自放電等副反應，電池槽體本身也會有透水性，這些原因均易造成電池失水。當失水到一定程度，將導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電解液供應不及時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10%時，電池容量相應下降20%，電池失效。尤其對于通訊用高溫浮充電池，其環境溫度高，充電過程中產生的熱量加速了水的損失。負極引入碳材料的鉛炭電池，由于碳材料的加入，導致電池析氫過電位降低，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。因此設計電池補水方法對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程中，酸液蒸發或水解產生的氫氧氣體帶走酸液，都不可避免的產生酸霧，而酸霧將造成設備腐蝕和環境污染。
【發明內容】
[0006]本實用新型首先所要解決的問題是提供一種具有自動補水功能的鉛酸蓄電池，能夠及時適量地補充蓄電池的失水。為此，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種具有自動補水功能鉛酸蓄電池，包括電池殼體、極群，其特征在于所述鉛酸蓄電池設置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補水庫，所述補水庫包括多孔耐酸柔性材料構成的包，所述包內設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。
[0008]本實用新型的補水工作原理:本實用新型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，保水能力強的特點。但在酸堿鹽條件下，超強吸水樹脂的吸水倍率會降低，凝膠的交聯網絡密度降低使得吸進去的水可釋放出來，以此將吸水樹脂作為電池的補水源，鉛酸蓄電池酸性電解液條件下即可釋放出吸收的水，而釋放速率通過外部包覆的多孔耐酸柔性材料的孔率和孔徑來實現。多孔耐酸柔性材料具有可選擇性，一方面可使蓄電池內部的酸霧進入補水庫且速率可控，同時可使補水庫內釋放的水進入電解液，另一方面又阻止補水庫內的補水源被毫無控制地進入電池，防止補水庫瞬間崩解，使補水有效期縮短，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進入電池電解液中。
[0009]其中的補水庫制備方案為采用一種或幾種超強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水源，吸水后形成凝膠狀，為使凝膠具有一定的彈性和機械強度，吸水倍率設計為100~1000，具體吸水量根據電池單格內的電解液容量決定。多孔耐酸柔性材料包覆在補水源外部從而形成補水庫，其多孔材料可以是PTFE, PP、PE等憎水材料，其孔率和孔徑決定酸霧透過速率，也就決定了補水庫釋放水的速率，其與電池壽命匹配。
[0010]采用本實用新型的技術方案，由于補水庫可有效吸收酸霧，因此，還可防止金屬元件被腐蝕和環境污染。
[0011]采用本實用新型的技術方案，即使當吸水樹脂的水釋放完畢后，整個補水庫也會呈扁狀搭置在集群之上，不會造成對蓄電池內部結構的影響。
[0012]本實用新型的技術方案可以廣泛地應用于鉛酸蓄電池，尤其運用失水嚴重的高溫浮充用電池和負極添加碳的鉛炭電池。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型所提供的實施例的局部示意圖。
[0014]圖1a為本實用新型所提供的實施例在放入安全閥安裝口時的形狀示意圖。
[0015]圖1b為本實用新型所提供的實施例中補水庫的剖視圖。
[0016]圖2為補水庫對電池失水率的影響的對比圖。
[0017]圖3為補水庫對電池放電時間的影響的對比圖。
[0018]【具體實施方式】:
[0019]參照圖l、la、lb。本實用新型所提供的具有自動補水功能鉛酸蓄電池，包括電池殼體1、極群2、匯流排3，所述鉛酸蓄電池設置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口 4塞入的補水庫5，所述補水庫5包括多孔耐酸柔性材料構成的包6，所述包6內設吸水后的樹脂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境下析水的樹脂。
[0020]所述補水庫5的局部能變形為能通過安全閥安裝口的條形。
[0021]以所述樹脂7采用聚丙烯酸鈉超強吸水樹脂為例，為使補水源凝膠具有一定的抗震彈性和機械強度，吸水倍率設計為200~500。而一般電池失水量達到電池標稱電解液容量10%時，電池容量將下降20%而失效，因此補水源重量設計為電池單格中標稱電解液容量的10%~25%。
[0022]包覆補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。根據電池保質期壽命，為五年以上時，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，厚度在0.1-1mm,孔率在70~85%，孔徑50~100微米。
[0023]多孔材料包覆好補水源后采用熱封合，補水庫制備完成。
[0024]按現有工藝生產的鉛酸蓄電池，在下線后，先檢查電池極群上方有無浮酸，有浮酸時先抽去浮酸，防止補水庫遇酸瞬間崩解。這里特別選用工作環境惡劣失水嚴重的高溫浮充電池和因析氫失水嚴重的鉛碳電池作為初期實驗對象。
[0025]浮酸抽去后，從安全閥閥口將補水庫塞入鉛酸蓄電池的殼體內，最后安裝安全閥。
[0026]高溫浮充電池安裝補水庫后，由于補水庫內緩慢釋放的水，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為補水庫在高溫浮充電池上的應用，采用55°C、2.25V循環浮充，從失水率來看，補水庫明顯減緩了失水速率。圖3為補水庫在鉛碳電池上的應用，服役一年后，從放電曲線來看，應用補水庫后的電池放電曲線平臺更長，即電池耐久性提高。
【主權項】
1.一種具有自動補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置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補水庫，所述補水庫包括多孔耐酸柔性材料構成的包，所述包內設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.如權利要求1所述的一種具有自動補水功能的鉛酸蓄電池，其特征在于所述補水庫的局部能變形為能通過安全閥安裝口的條形。
【專利摘要】本實用新型提供了一種具有自動補水功能的鉛酸蓄電池，包括電池殼體、極群，所述鉛酸蓄電池設置有能夠從電池殼體上的安全閥安裝口塞入的補水庫，所述補水庫包括多孔耐酸柔性材料構成的包，所述包內設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。本實用新型能夠及時適量地補充蓄電池的失水，還可防止金屬元件被腐蝕和環境污染。本實用新型可以廣泛地應用于鉛酸蓄電池，尤其運用失水嚴重的高溫浮充用電池和負極添加碳的鉛炭電池。
【IPC分類】H01M10/12, H01M2/36
【公開號】CN204885280
【申請號】CN201520609591
【發明人】黨志敏, 劉桃松, 陳建, 吳賢章
【申請人】浙江南都電源動力股份有限公司, 杭州南都動力科技有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月13日