專利名稱：高能化學(xué)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)電池，更準(zhǔn)確地說，涉及一種通過改進(jìn)其正負(fù)電極板柵的結(jié)構(gòu)或形狀來提高其性能的高能化學(xué)電池。
化學(xué)電池一般主要由含活性物質(zhì)的正負(fù)極板、和活性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的足夠量的電解液及隔板構(gòu)成。正極和負(fù)極相對(duì)排列，用隔板等使其彼此之間隔開一定距離。放電時(shí)，活性物質(zhì)與電解液進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，電池放電能夠得到的容量，在活性物質(zhì)種類一定時(shí)，取決于活性物質(zhì)的含量及其利用率。
目前，在化學(xué)電池例如鉛蓄電池中，主要使用的極板是涂膏式和纖維絲管式兩種。在涂膏式正負(fù)極板結(jié)構(gòu)中，由于其板柵所能載活性物質(zhì)不多，所能傳導(dǎo)的電流不大以及活性物質(zhì)利用率不高，使這種電池存在容量小、壽命短及大電流使用不好的缺點(diǎn)，例如以目前最好的方體形免維護(hù)密封型鉛蓄電池(涂膏式正負(fù)極板結(jié)構(gòu))來說，其容量比能量為60W.h/L。而對(duì)于涂膏式負(fù)極板、管式正極板結(jié)構(gòu)的電池，由于其正極板筋條(鉛芯)所能載活性物質(zhì)相對(duì)增多，利用率相對(duì)提高，故容量增大，例如目前最好的方體形牽引用固定型防酸管式蓄電池的體積比容量為75W.h/L。又由于筋條相對(duì)增粗，故使所能夠傳導(dǎo)的電流也增大。但由于管式正極板的筋條(鉛芯)是一支圓柱體管狀，它使活性物質(zhì)對(duì)電流分布不均勻，且其支撐能力也差，故該種結(jié)構(gòu)電池抗震性能和充電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)低。
本發(fā)明的目的就是要克服上述化學(xué)電池的缺點(diǎn)，提供一種通過改進(jìn)化學(xué)電池正負(fù)電極板柵的結(jié)構(gòu)或形狀來提高其性能的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池裝置，其組成部分及工作原理與常規(guī)化學(xué)電池例如鉛蓄電池一樣，其特征在于將電池的正極制成其截面為三角形的三面柱體形狀，內(nèi)涂裝活性物質(zhì)(鉛粉)，不需外加諸如滌綸一類的套管，其板柵是具有用于支撐活性物質(zhì)并傳導(dǎo)電流的格子體的骨架;而負(fù)極制成與該正極相配合的片塊狀，該正極側(cè)面被隔膜所包圍，而負(fù)極片塊包圍著隔膜。正極側(cè)面的每一面都能與負(fù)極產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池，其特征在于正極采用單獨(dú)的圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)涂裝活性物質(zhì)(鉛粉)，不需外加諸如滌綸一類的套管，負(fù)極為圍繞該正極一周的片塊狀，其中正、負(fù)極板柵是有格子體的骨架，且正負(fù)電極分別用假電極分開化成，正電極化成后，烘干待用，而負(fù)電極化成后馬上清洗干凈，并立即進(jìn)行例如包圍隔板的組裝。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池，其特征在于正負(fù)極板柵均采用側(cè)面為波浪狀凹凸面的不穿孔格子體的骨架，凹坑內(nèi)涂裝活性物質(zhì)，不需外加諸如滌綸一類的套管，所述化學(xué)電池的整體是正、負(fù)極板波浪狀凹凸面的相對(duì)吻合，最外層的負(fù)極板一面是平面的，另一面是波浪狀凹凸面。
根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池，在不增加電池體積的條件下，增大了電池的容量，并提高了電池的其它各項(xiàng)性能指標(biāo)。具體地說，與同類電池相比，電池容量提高約20%-100%，例如根據(jù)本發(fā)明的鉛蓄電池其體積比能量為100W.h/L，循環(huán)壽命延長(zhǎng)約2-5倍，大電流充放電提高50%-200%。且充放電曲線平穩(wěn)，同時(shí)提高了電池的抗沖擊性能。由于根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池可在現(xiàn)有電池廠內(nèi)不增加任何新的設(shè)備甚至更簡(jiǎn)單方便地予以實(shí)施，從而提高了現(xiàn)有設(shè)備的利用價(jià)值，提高產(chǎn)品合格率，降低成本。
下面參考附圖結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將從以下說明中能加深領(lǐng)會(huì)。附圖中


圖1a是本發(fā)明的第一實(shí)施例方體形酸性鉛蓄電池結(jié)構(gòu)示意性透視圖，其正電極是橫截面為三角形的柱體;
圖1b是圖1a所示電池的正負(fù)電極結(jié)構(gòu)示意性透視圖;
圖2a是本發(fā)明的第二實(shí)施例的圓柱形單體電池結(jié)構(gòu)的示意性透視圖;
圖2b為圖2a所示電池的圓柱體正極的結(jié)構(gòu)示意性透視圖;
圖3a是本發(fā)明的第三實(shí)施例一種新板柵結(jié)構(gòu)鉛蓄電池的正極板柵示意性透視圖;
圖3b、3c是本發(fā)明第三實(shí)施例的新板柵結(jié)構(gòu)鉛蓄電池的負(fù)極板柵的示意性透視圖;
圖3d是圖3a、3b、3c所示正負(fù)極板柵的排列次序的示意性表示。
圖4a、4b分別是圖2a所示本發(fā)明電池的放電及充電特性曲線。
圖1a是本發(fā)明第一實(shí)施例方體形酸性鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)示意圖。它含有正負(fù)電極引出端、封口劑、液孔塞、電池蓋及電池槽，這些部分與現(xiàn)有技術(shù)的相同或相似，在此不再加以說明。本實(shí)施例的特征在于，如圖1b所示，正極104為截面是三角形的柱體，內(nèi)涂裝活性物質(zhì)(鉛粉)，不需外加諸如滌綸一類的套管。其板柵是具有格子體的骨架，正極側(cè)面有三面參加電化學(xué)反應(yīng)，并由此正極104上引出導(dǎo)電條，彼此之間可以并連接成正極匯流排成正極引出端101。負(fù)極105由一塊板狀極板相應(yīng)彎曲成截面為三角形柱面，其板柵是有格子體的骨架，并由此負(fù)極105上引出導(dǎo)電條，彼此之間并連接成負(fù)極匯流排形成位于其一側(cè)的負(fù)極引出端102。標(biāo)號(hào)103代表隔膜。如上所述，該正負(fù)電極由三面體形結(jié)構(gòu)組合而成，它比現(xiàn)有技術(shù)中方體電池的兩面體結(jié)構(gòu)顯得牢固和耐受沖擊及震動(dòng)，三面比兩面參與電化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)阻也減小，加之板柵骨架筋條能適當(dāng)增大體積，大電流充放電隨之有所好轉(zhuǎn)，再加之，其結(jié)構(gòu)能允許其增大含活性物質(zhì)的容量，故電池容量也隨之增大且壽命延長(zhǎng)。
另外，在相同體積下，三面柱體比四面體以上電極板電池容量大、內(nèi)阻小、活性物質(zhì)利用率較高，并具有較高的充放電能轉(zhuǎn)換效率和較好的散熱作用。
圖2a是本發(fā)明的第二實(shí)施例圓柱形單體電池的結(jié)構(gòu)示意圖。其正極板柵鑄成單獨(dú)的圓柱形體，內(nèi)涂裝活性物質(zhì)(鉛粉)，不需外加諸如滌綸一類的套管。負(fù)極是圍繞該正極一周的片塊狀。其中正、負(fù)極板柵均為有格子體的骨架。
正負(fù)電極分別是用假電極分開化成，正極化成后，烘干待用，而負(fù)電極化成后，馬上清洗干凈，并立即進(jìn)行包圍隔板的組裝，以避免因干燥斷裂。
這種結(jié)構(gòu)的化學(xué)電池與現(xiàn)有技術(shù)的采用正、負(fù)極板和隔膜相互卷繞成的卷繞式圓柱體電池相比較，在相同體積下，由于減少隔膜，可相對(duì)增加活性物質(zhì)(鉛粉)，隨之容量增大。其電極板柵也比原卷繞式電池的電極板柵厚得多，所支撐的活性物質(zhì)(鉛粉)較牢固。因此，大電流使用較優(yōu)，壽命延長(zhǎng)，并且耐腐蝕、耐震動(dòng)，散熱性能較好。
圖3a、3b和3c是本發(fā)明第三實(shí)施例一種新板柵結(jié)構(gòu)的鉛蓄電池的正極和負(fù)極板柵的示意圖。其中正、負(fù)極板柵分別為鑄成一體的凹坑不穿孔的格子體的骨架，凹坑內(nèi)涂裝活性物質(zhì)(鉛粉)，不需外加諸如滌綸一類的套管。圖3a是正極板柵;圖3b、3c是負(fù)極板柵。圖3d示出圖3a、3b和3c所示正負(fù)極板柵的排列次序，其中圖3b所示負(fù)極板柵是排在電池最外層，這樣使所形成的電池增加了一層“外殼”的保護(hù)作用，由此提高了傳導(dǎo)電流和散熱及耐沖擊和耐震動(dòng)等能力。另外，正負(fù)極板側(cè)面為波浪狀的凹凸面的相對(duì)吻合，這樣的凹凸面總比平面參與化學(xué)反應(yīng)的面積大，致使內(nèi)阻減少和活性物質(zhì)利用率提高，并且物理結(jié)構(gòu)更為牢固，因此提高了耐沖擊和耐震動(dòng)的能力。
圖4a為本發(fā)明實(shí)施例在室溫(25℃)時(shí)的放電特性曲線，a、b、c、d、e、f均為放電率，其中a為6C(A)，b為3C(A)，c為1C(A)，d為0.6c(A)、e為0.27(A)，f為0.1c(A)，A為電流安培。
圖4b為上述電池在室溫(25℃)時(shí)的定電流定電壓的充電特征曲線，其中k為充電量(與放電量對(duì)比)，l為端子電壓，m為充電電流(0.1C率)。
從圖4a、4b可以看出，根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)電池其充放電性能有所提高。
本發(fā)明的上述實(shí)施例僅為說明起見，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不違背所附權(quán)利要求書范圍的條件下可有各種改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種主要由含有活性物質(zhì)的正負(fù)電極構(gòu)成的高能化學(xué)電池，其特征在于該電池的正負(fù)電極板柵均為有格子體的骨架，其正極采用柱體形狀，內(nèi)涂裝活性物質(zhì)，而負(fù)極為與該正極相配合的片塊狀。
2.如權(quán)利要求1所述的高能化學(xué)電池，其特征在于所述正極是截面為三角形的三面柱體形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的高能化學(xué)電池，其特征在于所述正極是單獨(dú)的圓柱體結(jié)構(gòu)，負(fù)極為圍繞該正極一周的片塊狀。
4.一種主要由含有活性物質(zhì)的正負(fù)電極構(gòu)成的高能化學(xué)電池，其特征在于正負(fù)極板柵均采用側(cè)面為波浪狀凹凸面的不穿孔格子體的骨架，凹坑內(nèi)涂裝活性物質(zhì)，不需外加套管，所述化學(xué)電池的整體是正、負(fù)極板波浪狀凹凸面的相對(duì)吻合，最外層的負(fù)極板一面是平面的，另一面是波浪狀凹凸面。
全文摘要
一種高能化學(xué)電池，在不增大體積的條件下，提高了電池的性能。在正極為三面柱體的結(jié)構(gòu)中，正極是橫截面為三角形的三面柱體形狀，負(fù)極是與該正極相配合的片塊狀，其正負(fù)電極板柵是有格子體的骨架。在圓柱體結(jié)構(gòu)中，正極是由一單獨(dú)的圓柱體板柵構(gòu)成，負(fù)極為圍繞正極一周的片塊狀，其正負(fù)電極板柵是有格子體的骨架。在正負(fù)極板側(cè)面為波浪狀凹凸面的結(jié)構(gòu)中，其板柵均為凹坑不穿孔的格子體的骨架，凹坑內(nèi)涂裝活性物質(zhì)，正負(fù)極板波浪狀凹凸面相對(duì)吻合形成該化學(xué)電池整體結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01M4/73GK1069832SQ9110586
公開日1993年3月10日 申請(qǐng)日期1991年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月18日
發(fā)明者陳遠(yuǎn)鴻, 張九愚, 陳云波 申請(qǐng)人:陳遠(yuǎn)鴻