專利名稱：混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及平板型閥控密封鉛酸蓄電池。
背景技術：
鉛酸電池作為一種貯能電源在交通、通訊、軍事等各行業(yè)有著廣泛的應用，傳統(tǒng)開口式鉛酸電池由于其有硫酸泄漏及需經(jīng)常加酸等問題，因而使用維護比較麻煩。
上世紀70年代，美國GATES公司發(fā)明了AGM(Absorb GlassMatter)閥控密封鉛酸電池技術(制成的電池以下簡稱“AGM電池”)，該技術用玻璃纖維板材料做隔板，硫酸電解液被隔板充分吸收，無硫酸泄漏問題，且電池充放電過程中的氣體通過玻璃纖維隔板中的空隙得到復合，只有內(nèi)部氣壓達到安全閥的開啟壓力才會釋放。但AGM電池其隔板內(nèi)的電解液會由于熱失控而使得吸酸飽和度下降，當電解液減少10％時，電池的容量就會降到80％左右，此時即可認為失效，故這種電池使用壽命較短。
GEL閥控密封鉛酸電池技術(制成的電池以下簡稱“GEL電池”)主要在歐洲國家研究和使用，該技術是在硫酸電解液中加入適量的二氧化硅，使其形成膠狀，灌入電池中處于不流動的膠態(tài)，充放電過程中產(chǎn)生的氣體通過膠體微孔進行傳遞復合，內(nèi)部氣體達到安全閥開啟壓力后釋放。但GEL電池由于采用管式極板，導致電池重量增加，電池的比能量和大電池放電性能下降，且制造技術比較復雜，技術穩(wěn)定性不夠高，成本較高。
上述兩種技術均實現(xiàn)了閥控密封，因此逸出的酸霧極少，不會對建筑物及設備產(chǎn)生危害，同時水損失速度極其緩慢，無需加酸維護。我國在90年代初引進了AGM技術生產(chǎn)通信電池，經(jīng)過十多年的發(fā)展，AGM技術的閥控密封鉛酸電池已在通信、電力、鐵路、軍工和電動車等行業(yè)得到了廣泛的應用，GEL技術的電池主要在歐洲生產(chǎn)，我國在上世紀末才引進。閥控密封電池一開始因其具有密封免維護的優(yōu)點而得到快速的推廣，經(jīng)過十多年的使用，發(fā)現(xiàn)了它存在一些缺點，且隨著其它電源技術(鎳氫電池、堿錳電池、鋰電池、燃料電池等)的發(fā)展，對鉛酸電池也提出了更高的要求。
AGM電池和GEL電池各有其優(yōu)缺點，對比如下比較項目 AGM電池 GEL電池比能量Wh/Kg30～35 25～30電池內(nèi)阻 較低低大電流性能 好 一般電解液分層 有 無使用壽命 10～15年15～20年工藝性能 簡單復雜技術穩(wěn)定性 穩(wěn)定不穩(wěn)定制造成本 0.7元/Ah1.0元/Ah發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有AGM電池和GEL電池的上述不足之處，并綜合這兩種電池各自的優(yōu)點，從而提供本實用新型的一種混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池。
為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是在電池外殼內(nèi)設有平板型極板和吸收有硫酸的AGM隔板，其特殊之處是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)。
所述的膠體電解質(zhì)包裹覆蓋本電池的匯流排且膠體電解質(zhì)其上層面高出于匯流排5mm～15mm為宜。
所述的AGM隔板是一種用玻璃纖維材料制作的對硫酸電解液具有強吸收性能的隔板。采用這種隔板的電池，其中的硫酸電解液被隔板充分吸收，電池不會出現(xiàn)硫酸泄漏的問題。
本實用新型采用平板型正、負極板，避免了采用管式極板導致電池重量增大，比能量和大電流放電性能不夠高的缺陷。
本實用新型中的膠體電解質(zhì)，以其總重量為基準由15～30％的硫酸、3～10％的粉末二氧化硅和余量的純水配制而成；其中粉末二氧化硅為成膠劑。
本實用新型的電池生產(chǎn)工藝基本上與AGM技術電池生產(chǎn)工藝相同，電池完成充電活化下線后，用普通注膠機灌入一定量的預先配制好的膠體電解質(zhì)，經(jīng)貯存所需時間后即得成品。
本實用新型由于采用平板型極板和吸收有硫酸的AGM隔板，在電池極群的上部及周邊區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)，在電池使用過程中，當AGM隔板吸酸度下降時，膠體中的硫酸電解質(zhì)就會向隔板中擴散，以補充電解質(zhì)的不足，故本實用新型的電池具有比能量高，內(nèi)阻小，大電流放電性能好，使用壽命長的特點，它克服了AGM電池和GEL電池的不足，并綜合了這兩種電池各自的優(yōu)點。本實用新型還具有這些優(yōu)點膠體的加入后，電池的匯流排處于電液保護狀態(tài)，可以避免AGM電池中的負極匯流排腐蝕問題；電池四周的空隙被膠填充后，極板膨脹的空間大大減小，電池極群的壓力得到保持，使電池正極膨脹失效得以延緩。本實用新型的電池能更好滿足通信后備、鐵路、電力、太陽能光伏貯能及電動車等領域的需要。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼6內(nèi)設有平板型極板4和吸收有硫酸的AGM隔板5，在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)2，膠體電解質(zhì)2包裹覆蓋本電池的匯流排3且膠體電解質(zhì)2其上層面高出于匯流排5mm～15mm。
下面說明兩例本實用新型的電池其膠體配制、灌膠及電池比能量和循環(huán)充放電次數(shù)測定結(jié)果將100kg純水置于塑料攪拌桶內(nèi)，邊攪拌緩慢加入98％濃硫酸25kg，待溶液冷卻到30度以下，緩慢加入化學純的二氧化硅粉末6kg，繼續(xù)攪拌30分鐘后放置待用；(1)NM450鐵路內(nèi)燃機車電池，按照常規(guī)工藝活化下線，將已配置好的膠體進行攪拌至稀，稱取0.8kg通過漏斗加入電池內(nèi)。未灌膠前電池重量為36.5kg，灌膠后重量為37.3kg，比能量分別為32.87Wh/kg和32.17Wh/kg，按鐵路電池標準進行放電次數(shù)測試，分別為8000次和13000次；(2)GFM500通信后備用電池，按照常規(guī)工藝活化下線，將已配置好的膠體攪拌至稀后稱取0.65kg通過漏斗加入電池內(nèi)。灌膠前后電池重量分別為34.5kg和35.15kg，比能量分別為33.62Wh/kg和33.00Wh/kg(國外某公司同型號膠體電池比能量僅為25.8Wh/kg)，循環(huán)壽命100％DOD分別為120次和180次。
權(quán)利要求1.混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼(6)內(nèi)設有平板型極板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，其特征是所述的膠體電解質(zhì)(2)包裹覆蓋本電池的匯流排(3)且膠體電解質(zhì)(2)其上層面高出于匯流排(2)5mm～15mm。
專利摘要比能量高，內(nèi)阻小，大電流放電性能好，正極膨脹失效緩慢，使用壽命長的混合電解質(zhì)閥控密封鉛酸電池，電池外殼(6)內(nèi)設有平板型極板(4)和吸收有硫酸的AGM隔板(5)，其特征是在本電池的極群上部和極群周邊的區(qū)域填充有膠體電解質(zhì)(2)；膠體電解質(zhì)(2)包裹覆蓋本電池的匯流排(3)且膠體電解質(zhì)(2)其上層面高出于匯流排(2)5mm～15mm。本實用新型適合作備用電源或循環(huán)使用的動力電源。
文檔編號H01M10/10GK2609194SQ0323869
公開日2004年3月31日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者高強, 俞美雯 申請人:浙江南都電源動力股份有限公司