鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，該蓄電池主要由多個(gè)極板、多個(gè)板件、電池槽、電解液和接線部等組成，其中各該極板分別設(shè)置于兩該板件之間，其中前述極板于至少其中一表面形成一位于該極板外圍的外框骨，以及在極板表面上形成多個(gè)緯骨及多個(gè)經(jīng)骨，利用各緯骨與各經(jīng)骨相互交錯(cuò)，且各緯骨以不等距方式直線排列以及各經(jīng)骨以不同角度方式直線排列，能夠有效的應(yīng)用于抑制鉛酸蓄電池于負(fù)載中因使用不當(dāng)或設(shè)備的異常而導(dǎo)致過放電的發(fā)生，本實(shí)用新型可有效的抑制正/負(fù)極板的活性物質(zhì)逆反應(yīng)的發(fā)生，亦可達(dá)到強(qiáng)化鉛酸蓄電池、充電、放電能力的功效。
【專利說明】鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)技術(shù)，尤其是指一種可以抑制過放電的發(fā)生，借以達(dá)到鉛酸蓄電池不會(huì)因過度放電而損壞，延長鉛酸蓄電池的使用年限，并可強(qiáng)化鉛酸蓄電池、蓄電、充電、放電能力的鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池是屬于化學(xué)電池的一種，所以鉛酸蓄電池也可以說是一種將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，進(jìn)而儲(chǔ)能的元件，而鉛酸蓄電池的正極板是利用二氧化鉛，負(fù)極板是鉛(海綿狀鉛)，再利用電解液中硫酸，化學(xué)能產(chǎn)生化學(xué)變化反應(yīng)，因而釋放出電能。
[0003]一般被稱之為電瓶的鉛電池，又稱鉛酸蓄電池，由正極板(positive plates)、負(fù)極板(negative plates)、隔離板(separate)、電池殼(一般為ABS或PP)、電解液(一般為稀硫酸(H2SO4)及接線端子等部分組成，其中，浸泡硫酸中的正極板為二氧化鉛(PbO2)，負(fù)極板為海綿狀鉛(Pb)。此外，目前許多鉛酸蓄電池的板柵合金大部分都使用鉛鈣合金，因?yàn)橄绕诘你U銻合金并不適合制造閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電池。
[0004]當(dāng)鉛酸電池于放電時(shí)，負(fù)極的鉛會(huì)和硫酸中的硫酸根離子化合成硫酸鉛，且附著在陽極上，同時(shí)也產(chǎn)生電子；意即借由兩個(gè)極板浸泡在電解液中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并借由端子將電能輸出使用，充電時(shí)鉛極接電源負(fù)極，二氧化鉛極接電源正極，通以直流電，則進(jìn)行逆反應(yīng)；借由將化學(xué)能與直流電能的相互轉(zhuǎn)化，在放電后經(jīng)充電后能復(fù)原，從而達(dá)到重復(fù)使用效果。
[0005]其化學(xué)反應(yīng)如下:
[0006]
陽極電解液陰極放電陽極電解液陰極 PbO2 + H2SO- + Pb ?.PbS0_ + H2O + PbS0_
二氧化錯(cuò)疏酸海綿狀銷充電疏酸銘水分疏酸銷
[0007]閥控式免維護(hù)鉛酸蓄電池設(shè)計(jì)上是陽極板完全充電時(shí)，陰極板并未完全飽充，亦即充電中自陽極板產(chǎn)生的O2與陰極板的海綿狀鉛反應(yīng)生成一氧化鉛(PbO)，而一氧化鉛再與電解液(H2SO4)反應(yīng)成硫酸鉛(PbSO4),也就是陰極板在充電的過程之中也持續(xù)在放電。
[0008]由此產(chǎn)生的硫酸鉛于充電過程中再度被還原成海綿狀鉛以及硫酸電解液。電解液為吸收式(absorbed type),具有不易流動(dòng)性，由多孔性隔離板玻璃棉吸收,在使用期間不需補(bǔ)充水份。也就是，陽極產(chǎn)生的氧氣(O2)由陰極所吸收，并未排出電池外部。而陰極板吸收氧氣O2后經(jīng)過充放電的化學(xué)反應(yīng)又將氧氣O2還原成水分(H20)。因此，陰極也不會(huì)產(chǎn)生氫氣，完全不會(huì)有水份散失。
[0009]我們可以用下列的反應(yīng)式來表示其密閉的原理:
[0010]
陰極板(充電) 從陽極板產(chǎn)生氧氣體陰極
Pb+1/2 O2 _? (PbO)
海棉狀銷氧氣一氧化銘
電解液陰極板(放電)電解液



ψ
H2O + PbSO- - H2S0_ + (PbO)
水疏酸銷疏酸氧化銷
[0011]
OwsliigIM ef Cfcsrslni

IW *?■ t-μι,■■?■?*" W ah 顆睡.....得識.J ?tot SmSiSES
tl^ ^^r^r:；4 上
1%?η 隱 I ' '丫 W - -.mo*釋___η,ο + Btsa
[0012]請參閱圖1，圖中所示為一現(xiàn)有的鉛酸蓄電池的極板外觀示意圖，蓄電池板柵I為鑄造式格子體，蓄電池板柵I至少一表面10具有一外框骨101及位于外框骨101內(nèi)的緯骨102、經(jīng)骨103，當(dāng)電池作用時(shí)的化學(xué)反應(yīng)，會(huì)有一些硫酸鉛、硫酸化合物是無法百分之百還原的，此種硫酸鉛非常堅(jiān)硬且不具有活性，因此會(huì)形成所謂硫酸鹽的結(jié)晶塊，并逐漸累積于外框骨101、緯骨102、經(jīng)骨103上，其稱之為硫酸鹽化或硫化，亦可稱為不可逆硫酸鉛、硬化硫酸鉛；由于硫酸鹽化或硫化后，將會(huì)使蓄電池極板的外框骨101、緯骨102、經(jīng)骨103與活性物質(zhì)之間的阻抗增大(充/放電)，并使得極板硫酸鉛的結(jié)晶變粗變大、變硬，甚至?xí)斐蓸O群內(nèi)部短路等問題，因此，硫酸鹽化的蓄電池在充電過程中，不但溫度升高，硫酸鉛也不能有效地進(jìn)行氧化還原效應(yīng)，進(jìn)而造成蓄電池充電還原的能力變差，其活性物質(zhì)容易老化、衰退；又，現(xiàn)有的板柵(圖1所示)結(jié)構(gòu)較細(xì)，且其設(shè)于外框骨101內(nèi)的緯骨102、經(jīng)骨103其對應(yīng)關(guān)系均作等距分配，因長時(shí)間浸泡于電解液液中，容易因?yàn)槭艿诫娊庖旱母g而產(chǎn)生斷裂。
[0013]再者，因其設(shè)于外框骨101內(nèi)的緯骨102、經(jīng)骨103其對應(yīng)關(guān)系是作等距分配，而活性物質(zhì)所蘊(yùn)藏的電子必須依靠外框骨101與外框骨101內(nèi)的緯骨102、經(jīng)骨103傳遞到匯流片，過去因其設(shè)于外框骨101內(nèi)的緯骨102、經(jīng)骨103其對應(yīng)關(guān)系是作等距分配，所以在放電的過程中因?yàn)樽杩沟牟町?，容易在極板底層產(chǎn)生硫化現(xiàn)象，亦可稱為不可逆硫酸鉛、硬化硫酸鉛；當(dāng)極板產(chǎn)生硫化現(xiàn)象后的蓄電池在放電時(shí)壓降會(huì)比較快，蓄電池的容量也會(huì)大幅衰減；在充電時(shí)電池也會(huì)產(chǎn)生高溫，且造成大量的氣體產(chǎn)生，如此惡性循環(huán)容易使鉛酸蓄電池造成過放電，會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p毀無法使用。
[0014]有鑒于此，本設(shè)計(jì)人針對上述鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上未臻完善所導(dǎo)致的諸多缺失及不便，而深入構(gòu)思，且積極研究改良試做而開發(fā)設(shè)計(jì)出本案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可提升鉛酸電池的極板結(jié)構(gòu)與電解液的最佳反應(yīng)效率，同時(shí)可減少硫酸鉛結(jié)晶塊的形成或硫化的情況，借以強(qiáng)化鉛酸蓄電池、蓄電、充電、放電能力的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)。
[0016]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0017]一種鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，該蓄電池由多個(gè)極板、多個(gè)板件、電池槽、電解液和接線部等組成，其各該極板分別設(shè)置于兩該板件之間，前述極板于至少其中一表面形成一位于該極板外圍的外框骨，另于該表面形成多個(gè)緯骨及多個(gè)經(jīng)骨，而各該緯骨與各該經(jīng)骨相互交錯(cuò)，其中各該緯骨以不等距方式直線排列，而各該經(jīng)骨以不同角度方式直線排列。
[0018]上述各緯骨與各經(jīng)骨相連接至該外框骨。
[0019]上述各緯骨與各經(jīng)骨共同圍繞的形狀可為圓形、橢圓形或多角型。
[0020]上述各緯骨與各經(jīng)骨共同圍繞的形狀于各該極板表面上須為規(guī)律設(shè)置。
[0021]上述極板延伸一匯流片。
[0022]上述極板、該外框骨、各緯骨及各經(jīng)骨表面均披覆活性物質(zhì)。
[0023]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型的鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)浸泡于電解液中，以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。其中極板表面上的緯骨與經(jīng)骨依據(jù)電子流的特性及阻抗的對應(yīng)關(guān)系，重新給于最合理最精準(zhǔn)的分配，因此，可大幅增加鉛酸蓄電池的板柵結(jié)構(gòu)與活性質(zhì)更均勻的分配，將極板的內(nèi)部阻抗減至最低，不僅可抑制在外框骨及經(jīng)緯骨上形成非活性物，同時(shí)亦可降低硫酸鹽化的發(fā)生機(jī)率，進(jìn)而達(dá)到強(qiáng)化鉛酸蓄電池在、蓄電、充電、放電能力的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有的鉛酸蓄電池的極板外觀示意圖；
[0025]圖2為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為本實(shí)用新型另一種鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0028]符號說明
[0029]I蓄電池板柵10表面101外框骨
[0030]102緯骨 13經(jīng)骨
[0031]2蓄電池 20極板 200表面
[0032]201外框骨 202緯骨203經(jīng)骨
[0033]204匯流片21板件22電池槽
[0034]23電解液24接線。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0036]請參閱圖2及圖3所示，為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)剖面示意圖及鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，蓄電池2由多個(gè)極板20、多個(gè)板件21、電池槽22、電解液23和接線24部等組成，其中各極板20 (分正極及負(fù)極)分別依序設(shè)置于兩板件21之間，其中前述極板20于至少其中一表面200形成一位于極板20外圍的外框骨201，另于表面200形成多個(gè)緯骨202及多個(gè)經(jīng)骨203，而各緯骨202與各經(jīng)骨203相互交錯(cuò)，其中各該緯骨202以不等距方式直線排列，而各該經(jīng)骨203以不同角度方式直線排列。
[0037]其中，外框骨201及緯骨202、經(jīng)骨203由鉛鈣錫合金制成，外框201概呈一矩形的框體，緯骨202、經(jīng)骨203，概呈長條狀的成型于外框骨201內(nèi)緣，且各緯骨202、經(jīng)骨203成型于外框骨201內(nèi)緣上實(shí)為不對等的排列；各緯骨202、經(jīng)骨203于外框骨201內(nèi)緣上的排列，其排列位置、角度必須是經(jīng)過縝密計(jì)算，而緯骨202與經(jīng)骨203所圍繞出來的形狀可以是圓形、橢圓形或多角型，但必須是規(guī)則的分別成型于外框骨201的內(nèi)緣上，換言之，各緯骨202與各經(jīng)骨203共同圍繞的形狀于各極板20表面上須為規(guī)律設(shè)置，整個(gè)極板20主要成份是鉛鈣錫合金，也可以是鉛銻合金。請?jiān)賲㈤啽緢D中所示，外框骨201外緣的一端固定成型有概呈長條狀的匯流片204。
[0038]本實(shí)施例所述的圖式說明結(jié)構(gòu)僅為舉例，非因此而限制可承受過放電的極板結(jié)構(gòu)型式，其結(jié)構(gòu)可依實(shí)際結(jié)構(gòu)需求而改變，例如緯骨202、經(jīng)骨203，其排列位置、形狀、角度是可以依據(jù)鉛酸蓄電池式樣，容量大小的實(shí)際結(jié)構(gòu)需求而改變。本實(shí)施例的極版20合金較佳地可由鉛(Pb)鈣(Ca)錫(Sn)合金所制成，但本實(shí)用新型非以此為限，其材質(zhì)所包含的金屬元素或準(zhǔn)金屬元素，有鎂(Mg)、硼(B)、銀(Ag)、鋁(Al)、銦(In)、鋅(Zn)、硅(Si)、鍺(Ge)、鉍(Bi)、銻(Sb)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、釔(Y)、白金(Pt)或鈀(Pd)，此等不論為晶質(zhì)或非晶質(zhì)均可。
[0039]當(dāng)本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)中的極板20浸泡于電解液中，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并可借由結(jié)構(gòu)的低阻抗性，大幅增加其與電解液的接觸與反應(yīng)，因此在充、放電的化學(xué)反應(yīng)過程中，可抑制在外框骨201與緯骨202、經(jīng)骨203上形成非活性物質(zhì)，不僅可降低硫酸鹽化或硫化現(xiàn)象的發(fā)生，更有效解決現(xiàn)有鉛酸蓄電池因硫酸鹽化或硫化現(xiàn)象造成極板20與活性物質(zhì)間的阻抗增加、極群內(nèi)部短路的問題，并可強(qiáng)化鉛酸蓄電池的蓄電、充電、放電能力，借以延長鉛酸電池的使用壽命。
[0040]另請請參閱圖4所示，本實(shí)用新型另一種鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖中所示，本實(shí)施例進(jìn)一步將活性物質(zhì)3涂布于由極板20、外框骨201、各緯骨202及各經(jīng)骨203表面使整體成型為片狀，以形成完整的鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，現(xiàn)有鉛酸蓄電池過去不論是在附載中，或是在儲(chǔ)存狀態(tài)下經(jīng)常因?yàn)檫^放電或是高自我放電率，而導(dǎo)致蓄電池產(chǎn)生嚴(yán)重的硫酸鹽化，或稱硫化現(xiàn)象使蓄電池?fù)p毀。在本實(shí)施例中，當(dāng)本實(shí)用新型的鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)中的極板20浸泡于電解液中，并加與負(fù)載作強(qiáng)迫性過放電(如附件)，觀察其電壓變化，負(fù)載中當(dāng)端電壓降至0.5±0.3mV時(shí)端電壓不會(huì)再有變化。反觀現(xiàn)有的鉛酸蓄電池作同樣的測試時(shí)，所量測的端電壓最終會(huì)產(chǎn)生負(fù)值的電壓。當(dāng)蓄電池端電壓出現(xiàn)負(fù)電壓值實(shí)蓄電池便無法回復(fù)充電；也就是說這個(gè)蓄電池已經(jīng)損毀。
[0041]綜合以上，本實(shí)用新型主要于鉛酸蓄電池的極板結(jié)構(gòu)中，成型有外框骨201、緯骨202、經(jīng)骨203的特殊結(jié)構(gòu)，可以有效的減少內(nèi)部阻抗的形成與增加其反應(yīng)速率，加速極板與電解液的反應(yīng)效率，亦可縮短鉛酸蓄電池的的充電時(shí)間，并減少充電的損耗，據(jù)此，本實(shí)用新型其據(jù)以實(shí)施后，經(jīng)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，負(fù)載中當(dāng)端電壓降至0.5±0.3mV時(shí)端電壓不會(huì)再有變化，量測其正/負(fù)極的半電位也幾乎是相同的，端電壓亦不會(huì)有負(fù)值的電壓產(chǎn)生。因此、本實(shí)用新型確實(shí)可以達(dá)到提供一種可提升鉛酸蓄電池的極板與電解液的反應(yīng)效率，同時(shí)可降低硫酸鹽化的情況，借以強(qiáng)化鉛酸蓄電池，蓄電、充電、放電極儲(chǔ)存能力的鉛酸蓄電池可承受過放電的極板結(jié)構(gòu)的目的。
[0042]上述實(shí)施例和附圖并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，其特征在于:該蓄電池由多個(gè)極板、多個(gè)板件、電池槽、電解液和接線部組成，其各該極板分別設(shè)置于兩該板件之間，前述極板于至少其中一表面形成一位于該極板外圍的外框骨，另于該表面形成多個(gè)緯骨及多個(gè)經(jīng)骨，而各該緯骨與各該經(jīng)骨相互交錯(cuò)，其中各該緯骨以不等距方式直線排列，而各該經(jīng)骨以不同角度方式直線排列。
2.如權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，其特征在于:各緯骨與各經(jīng)骨相連接至該外框骨。
3.如權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，其特征在于:各緯骨與各經(jīng)骨共同圍繞的形狀為圓形、橢圓形或多角型。
4.如權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，其特征在于:該極板延伸一匯流片。
5.如權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池的耐過放電結(jié)構(gòu)，其特征在于:該極板、該外框骨、各該緯骨及各該經(jīng)骨表面均披覆活性物質(zhì)。
【文檔編號】H01M10/12GK203932232SQ201420011038
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】曾登熙 申請人:黃學(xué)鴻