專利名稱:新型免維護蓄電池的制作方法
本實用新型涉及一種新型免維護蓄電池，具體涉及蓄電池的結(jié)構(gòu)和壓力限制充電裝置。
為了解決蓄電池電液外漏及在充電后期產(chǎn)生大量氣體，英國專利申請GB2127613采用透氣纖維隔板，充電率不大于C／20時，電池中出現(xiàn)足夠的氧復(fù)合。日本湯淺公司研制出新型NP3－6A密封鉛蓄電池，負極高于正極，靠露出電液的負電極吸收氣體。也有很多廠家生產(chǎn)具有催化結(jié)構(gòu)或用第三電極、第四電極消除氣體的密封電池。也有采用耐高壓金屬外殼的密封鎘鎳電池，使用透氣隔膜，電極處于半干枯狀態(tài)，使氣體在電池內(nèi)部復(fù)合。也有采用電池上裝有氣塞的半密封電池，充電后期，氣體帶有少許電液從氣塞中排出。上述電池中有些電池造價較高，大電流放電性能較差。有些需人工維護、污染環(huán)境。大多數(shù)電池電極一直浸泡在電液中，氣體復(fù)合速率小。另外上述電池充電時需人工管理或需用復(fù)雜充電設(shè)備，充電時間較長。
實用新型的目的是提供一種新型蓄電池結(jié)構(gòu)和可靠的壓力限制充電裝置，由它們組成的蓄電池電源系統(tǒng)，造價低，全密封，無需維護。
簡要地說，電池的正負電極可以分別復(fù)合電池產(chǎn)生的氫和氧。本實用新型設(shè)計了電液自循環(huán)電池結(jié)構(gòu)，即在電池上增設(shè)流動電液貯液室，它在電池中部或下部與電極組相通。充電前貯液室無電液，充電后期，電極產(chǎn)生大量氣體，不斷集聚到電池上部，使電池內(nèi)部壓力大于貯液室內(nèi)的壓力，此壓差將浸未電極的流動電液壓入貯液室，使氣體與電極直接接觸，并使電極與氣體接觸面積隨氣體量增加而擴大，提高了氣體與電極復(fù)合速率，實現(xiàn)了閉合氣體循環(huán)，即正極產(chǎn)生氧與負極反應(yīng)，通過再充電不斷還原成負極活性物質(zhì)。另外由于氧與負極反應(yīng)使負極很難產(chǎn)生氫氣，因此電池能在低壓密封狀態(tài)下工作。充電結(jié)束，電池內(nèi)部氣體與電極復(fù)合及電池放電消耗部分電液，電池內(nèi)部壓力小于貯液室的壓力，流動電液又被自動壓回電極組，以供電池放電用。
另外本實用新型提供了一種壓力限制充電裝置，它在貯液室適當(dāng)高度裝有控制極。充電初期，產(chǎn)生氣體很少，電液接觸不到控制極。充電后期，電池內(nèi)部壓力增大，貯液室電液上升，它接觸到控制極時，控制極對電池組正負極產(chǎn)生的電壓來控制切斷充電回路，實現(xiàn)電池充電過程的自動控制。
申請對象與公知的裝置相比有以下優(yōu)點，蓄電池處于全密封狀態(tài)工作，不會排出氣體，不會污染環(huán)境，不會喪失水份，不需維護。另外該電池充電時電池壓力低，電池殼可采用塑料，加工方便，造價低。同時該電池?zé)o需過多考慮隔膜的透氣性?？蛇x用穩(wěn)定性好的隔膜，電液量充足，電液與空氣隔絕，不易被有害氣體污染，又由于電池充放電時，電液流動，電池內(nèi)各處電液比重均勻，因此電池壽命長，放電性能好。另外以往采用壓力限制充電法，由于壓力傳感器精度，重復(fù)性及靈敏性存在問題，因此很少采用，而本壓力限制充電裝置簡單，充電終止信號直接取自電池內(nèi)部的壓力，精度高，工作可靠，充電時間短，整個充電過程不需人工管理，大大降低了整個電源系統(tǒng)的造價。
圖1、圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1的貯液室在電池側(cè)面，圖2貯液室在電池上部。圖3是壓力限制自動充電控制裝置的電原理圖。
現(xiàn)在參照圖1、圖2、圖3對本實用新型加以進一步闡述。這種免維護電池結(jié)構(gòu)見圖1、圖2。電池殼〔1〕可用尼龍等塑料塑壓成型，電池殼〔1〕與電極平行的兩側(cè)面內(nèi)壁壓成豎槽作為氣室，以提高氣體復(fù)合速率。貯液室〔5〕通過連通管〔2〕與電極組〔3〕相通，使電液能相互流動。貯液室〔5〕內(nèi)也可裝有吸電液的多孔材料，以利電池傾斜時正常工作。貯液室〔5〕體積一般不大，因電池中的電液大部份都被電極及隔膜吸收，只有少量流動電液，貯液室體積與流動電液之比為10.4，當(dāng)電池殼強度較大時，縮小這個比例，可提高電池比能量。連通管〔2〕靠近貯液室一端設(shè)在貯液室的最下端，靠近電極組一端可根據(jù)不同蓄電池充電產(chǎn)生的氣體量和電極對氣體復(fù)合速率來確定，產(chǎn)生氣體量小及復(fù)合速率大的電池可靠近電池上部?？刂茦O〔4〕為一根對電液無污染的導(dǎo)電絲，或其它電極材料制成。長度以充電結(jié)束時電液剛好觸及到控制極。其中圖2的控制極與安全閥〔8〕合為一體。安全閥〔8〕可防止意外事故。電極組〔3〕設(shè)計成負極過量。正負電極可采用雙片中間夾有多孔板或網(wǎng)作氣室，電極組靠近電池殼的兩邊片不包隔膜，以提高氣體復(fù)合速率。鉛蓄電池的負極板柵最好采用鉛鈣合金或少銻合金。隔膜采用吸電液較多的材料。電極組上部空間盡量減小，以提高電池比能量。所述的〔1〕〔4〕〔6〕〔7〕〔8〕相接處盡量保證密封。
壓力限制充電裝置見圖3，該充電裝置是電源技術(shù)和電子技術(shù)的有機結(jié)合。它根據(jù)電池充電接受能力來確定充電電流大小。充電初期電流大，充電后期電流自動降低，以減少析氣量。Q1、Q2處于開關(guān)狀態(tài)工作，如充電電源為交流整流電源時可用可控硅代替。該充電裝置充電終止信號是根據(jù)電池充電后期產(chǎn)生氣體量來確定，因此它對電池原荷電多少無關(guān)。該充電裝置對每一個單體電池都監(jiān)視，只要有一個電池充到規(guī)定值將使Q3、Q4從截止變?yōu)閷?dǎo)通，關(guān)斷Q1、Q2停止充電。充電電路設(shè)計一個－2V的電壓是為了保證最下面一個電池最先充到規(guī)定值時，給出一個關(guān)斷充電回路的信號。R1限制充電電流值，R2取值保證在充電初期Q1、Q2處于飽合導(dǎo)通。D1為保護兩極管。R3～R7為限流電阻。
申請對象適用制造鉛酸、鎳鎘、鐵鎳、鋅銀、鋅鎳及公用外殼氫鎳電池等。它們特別適用于要求無腐蝕、無爆炸氣體及不便人工維護的場合。
權(quán)利要求
1.一種新型免維護蓄電池由電池殼[1]、電極組[3]、電池蓋[6]、安全閥[8]、接線柱[7]、電液組成。其特征是在電池上增設(shè)至少有一個空腔的電液貯液室[5]，通過至少有一個連通管[2]與電極組[3]相通，所述的貯液室[5]中裝有控制極[4]，所述的電池殼[1]內(nèi)壁有氣室。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的蓄電池，其特征在于所述的控制極〔4〕由對電液無污染的導(dǎo)電材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1及權(quán)利要求
2的蓄電池，其特征在于充電的終止信號取決控制極〔4〕和電池組正負電極間是否有電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的蓄電池，其特征在于所述的電池殼〔1〕的內(nèi)壁有深0.2～0.5mm，寬為2mm左右的多條槽作氣室。
專利摘要
一種新型免維護蓄電池，采用電液自循環(huán)和壓力限制充電裝置。它在電池上設(shè)有貯液室與電極組相通。充電產(chǎn)生的氣體將流動電液壓入貯液室，擴大電極與氣體接觸面積，提高氣體的復(fù)合速率。充電后期，貯液室中的控制極與電液接觸時產(chǎn)生的電壓來控制切斷充電回路。當(dāng)氣體與電極復(fù)合后，電液又流回電極，供放電用。從而實現(xiàn)電池密封及充電的自動控制。申請對象適用制造鉛酸、鎘鎳、鋅銀、鋅鎳等電池，它們用于要求無污染及不便維護的場合。
文檔編號H01M10/00GK86201101SQ86201101
公開日1987年2月18日 申請日期1986年2月26日
發(fā)明者王玉杰, 王 忠 申請人:王玉杰導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan