专利名称：高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及全密闭铅酸蓄电池领域，特别是一种高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池。
铅酸蓄电池经历了100多年的发展历程，铅酸电池的发展对工业的发展和人类的进步起了重要作用。到今天，铅酸电池的应用领域更加广泛，广泛应用于机动车、邮电通讯系统、微机用UPS电源、铁路机车系统、电力系统和电动车等诸多领域。全世界对铅酸电池的需求量每年高达80亿美元。特别是近年来随着环境污染和能源危机的加剧，对电动车的研究已成为国际上的热点研究课题，对电池提出了更高的要求。密闭铅酸电池、镍镉电池和镍氢化物电池作为电动车的首选电池，USABC(美国先进电池联合会)也因此投入26亿美元进行这方面的研究。镍镉电池因为有严重的记忆效应和镉造成严重的污染，逐步被镍氢化物电池所取代，镍氢化物电池具有比能量高、无记忆效应等优点，但价格昂贵，是密闭铅酸电池价格的8-10倍，使其使用受到限制。密闭铅酸电池性能可靠，价格低廉，但体积、重量大，比能量低(36wh/kg)，因此将密闭铅酸蓄电池的比能量提高到50wh/kg以上，已成为国际上电池研究领域普遍关注的问题。
本发明的目的旨在为提高铅酸蓄电池重量比能量，而提出一种新型高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池的方案，以克服现有技术的缺陷，满足使用要求。
本发明的目的是这样实现的高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池，由电池盒，极柱，及电池盒内表面分别涂有活性物质的正负极板栅和电解液组成。在本发明中由组装成极群的正负极板为水平叠放，置于电池壳内。每片极板的极耳设在极板一端边缘的中间位置。正负极板的极耳为相对放置。
以下结合本发明的实施例和附图，对高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池予以详细叙述。
图1单片极板示意图；图2组装成极群示意图；图3极群装入电池盒示意图。
高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池，基本结构与通常铅酸蓄电池相同。由电池盒，极柱，及电池盒内表面分别涂有活性物质的正负极板栅和电解液组成。本发明中由正极板3和负极板2组装的极群为水平叠放，置于电池壳5内。每片极板的极耳1设在极板一端边缘的中间位置。正负极板的极耳为相对放置。对于单体电池，极群的连接端点直接与极柱连接。对多体电池，用导线4将极群端点串联在一起，再与端极柱相连。
本发明中电池的正极板栅合金成分的组成(重量)可以为0.001～1％Ca或Na、K，0.001～2％Sn或Cd，0.001～1％，Al或Mg、Zn，0.001～1％Bi或Ag，余量Pb。
例如正极板栅合金成分的组成(重量)具体可以为0.09％Ca，0.4％Sn，0.03％Al，0.08％Bi，余量Pb。
例如正极板栅合金成分的组成(重量)具体可以为0.08％Na，0.6％Sn，0.04％Al，0.02％Ag，余量Pb。
例如正极板栅合金成分的组成(重量)具体可以为0.02％Na，0.3％Cd，0.02％Al，0.08％Bi，余量Pb。
本发明中电池负极板栅合金成分的组成(重量)可以为0.05～0.12％Ca，0.08～0.9％Sn，0.01～0.05％Al，0.01～0.2％Bi，0.01～0.08％Na，余量Pb。
本发明中应用于电动车的电池的正极板栅表面活性物质配方(重量)可以为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.04～0.08％的晴纶短纤维，0.2～2％的PTFE，0.1％硫酸镍和0.08％的活性炭。
本发明中电池的负极板栅表面活性物质配方(重量)可以为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.2％木素磺酸钠，0.17％α、β萘酸，0.02～0.07％扩散剂N，0.2％硫酸钡。
以下给出本发明的另外一些实施例，用来制作12V100AH电动车用高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池。
1、首先用普通电炉将成分为0.5％K，1.9％Sn，0.01％Bi，0.7％Zn和余量为Pb的合金熔化，在480℃时铸成1.8mm的正极板栅，将成分为0.05Ca，0.9％Sn，0.05％Al，0.15％Bi，0.01％Na和余量为Pb的合金熔化，在480℃铸成1.6mm的负极板栅(如附图1)，然后分别涂表面活性物质，正极配比为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.05％晴纶短纤维+2％的PTFE+0.1％硫酸镍+0.08％的活性炭。负极配方为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.2％木素磺酸钠+0.17％α、β萘酸+0.02％扩散剂N+0.2％硫酸钡，然后按附图2方式将正负极片焊成极群，按附图3方式装入电池外壳，用导线连接极群端点，组装成12V100AH电池，后加入电解液。整体电池重量为23.5kg。
电池性能的测试结果如下测试项目日本JIS C 8707-92标准实测结果容量(设计100AH) 第三次循环≥100AH第二次循环105.2AH1CA放电 ≥27分钟31.8分钟3CA放电 ≥3分钟 5分钟35秒密闭反应效率 ≥90％ 98.5％过充电性能 0.1CA充15小时后0.05CA110％充96小时，0.1CA放电容量≥100％贮存性能 6个月容量保持60％ 78％循环寿命 ≥200 ≥500浮充寿命 ≥2年 ≥5年重量比能量 JIS无标准 53.72wh/kg国际水平36WH/kg2、首先用普通电炉将成分为0.09％Ca，0.54％Sn，0.08％Bi，0.04％Al和余量为Pb的合金熔化，在480℃时铸成1.8mm的正极板栅，将成分为0.1Ca，0.4％Sn，0.03％Al，0.05％Bi，0.02％Na和余量为Pb的合金熔化，在480℃铸成1.6mm的负极板栅(如附图1)，然后分别涂表面活性物质，正极配比为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.08％晴纶短纤维+0.02％的PTFE+0.1％硫酸镍+0.08％的活性炭。负极配方为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.2％木素磺酸钠+0.17％α、β萘酸+0.02％扩散剂N+0.2％硫酸钡，然后按附图2方式将正负极片焊成极群，按附图3方式装入电池外壳，用导线连接极群端点，组装成12V100AH电池，后加入电解液，整体电池重量为23.1kg。
电池性能的测试结果如下测试项目 日本JIS C 8707 92标准实测结果容量(设计100A) 第三次循环100AH第二次循环101.8AH1CA放电 ≥27分钟 31.6分钟≥3分钟5分钟28秒3CA放电密闭反应效率≥90％ 98.6％过充电性能 0.1CA充15小时后0.05CA 108％充96小时，0.1CA放电容量100％6个月容量保持60％ 78％贮存性能循环寿命≥200 ≥500浮充寿命≥2年 ≥5年重量比能量JIS无标准 52.88wh/kg国际水平36WH/kg3、首先用普通电炉将成分为0.005％Ca，1.2％Cd，0.01％Bi，0.01％Al和余量为Pb的合金熔化，在480℃时铸成1.8mm的正极板栅，将成分为0.12Ca，0.08％Sn，0.01％Al，0.15％Bi，0.06％Na和余量为Pb的合金熔化，在480℃铸成1.6mm的负极板栅(如附图1)，然后分别涂表面活性物质，正极配比为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.04％晴纶短纤维+0.2％的PTFE+0.1％硫酸镍+0.08％的活性炭。负极配方为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.2％木素磺酸钠+0.17％α、β萘酸+0.02％扩散剂N+0.2％硫酸钡，然后按附图2方式将正负极片焊成极群，按附图3方式装入电池外壳，用导线连接极群端点，组装成12V100AH电池，后加入电解液，整体电池重量为23.8kg。
电池性能的测试结果如下测试项目 日本JIS C 8707-92标准实测结果容量(设计100AH)第三次循环≥100AH 第二次循环101.3AH1CA放电 ≥27分钟 31.6分钟3CA放电 ≥3分钟5分钟20秒密闭反应效率 ≥90％ 99％0.1CA充15小时后0.05CA105％过充电性能充96小时，0.1CA放电容量≥100％贮存性能 6个月容量保持60％78％循环寿命 ≥200 ≥500≥2年 ≥5年浮充寿命重量比能量 JIS无标准 51.08wh/kg国际水平36WH/kg4、首先用普通电炉将成分为0.5％Na，0.04％Sn，0.9％Bi，0.9％Al和余量为Pb的合金熔化，在480℃时铸成1.8mm的正极板栅，将成分为0.07Ca，0.32％Sn，0.05％Al，0.09％Bi，0.01％Na和余量为Pb的合金熔化，在480℃铸成1.6mm的负极板栅(如附图1)，然后分别涂表面活性物质，正极配比为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.08％晴纶短纤维+1％的PTFE+0.1％硫酸镍+0.08％的活性炭。负极配方为铅粉+1.25g/cm3H2SO4(常规量)+0.2％木素磺酸钠+0.17％α、β萘酸+0.02％扩散剂N2％硫酸钡，然后按附图2方式将正负极片焊成极群，按附图3方式装入电池外壳，用导线连接极群端点，组装成12V100AH电池，后加入电解液，整体电池重量为23.4kg。
电池性能的测试结果如下测试项目 日本JIS C 8707-92标准实测结果容量(设计100AH)第三次循环≥100AH 第二次循环102.1AH1CA放电≥27分钟 32.1分钟3CA放电≥3分钟5分钟40秒密闭反应效率 ≥90％ 97.9％过充电性能0.1CA充15小时后0.05CA111％充96小时，0.1CA放电容量100％贮存性能6个月容量保持60％ 78％循环寿命≥200 ≥500浮充寿命≥2年 ≥5年重量比能量JIS无标准52.36wh/kg国际水平36WH/kg总之，本发明采用特殊的极板形式，使极耳置于极板边缘的中间位置，可以改善极板的集流效果，增加正负极板的容量。正负极板水平叠放形式，可以大大增加正负极板的表面积，使反应面积增大，使电池的比能量显著提高。从而大大改善了铅酸蓄电池的使用性能，并且制造工艺简便，成本低，用其组装成全密闭铅酸蓄电池，重量比能量超过50wh/kg，其它主要性能指标也远远高于日本工业JIS C 8707-1992标准的要求。
权利要求
1.一种高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池，由电池盒，极柱，及电池盒内表面分别涂有活性物质的正负极板栅和电解液组成，本发明的特征在于组装成极群的正负极板为水平叠放；每片极板的极耳设在极板一端边缘的中间位置；正负极板的极耳为相对放置。
2.按照权利要求1所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅合金成分的组成(重量)为0.001～1％Ca或Na、K，0.001～2％Sn或Cd，0.001～1％，Al或Mg、Zn，0.001～1％Bi或Ag，余量Pb。
3.按照权利要求2所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅合金成分的组成(重量)为0.09％Ca，0.4％Sn，0.03％Al，0.08％Bi，余量Pb。
4.按照权利要求2所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅合金成分的组成(重量)为0.08％Na，0.6％Sn，0.04％Al，0.02％Ag，余量Pb。
5.按照权利要求2所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅合金成分的组成(重量)为0.02％Na，0.3％Cd，0.02％Al，0.08％Bi，余量Pb。
6.按照权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于所说的负极板栅合金成分的组成(重量)为0.05～0.12％Ca，0.08～0.9％Sn，0.01～0.05％Al，0.01～0.2％Bi，0.01～0.08％Na，余量Pb。
7.按照权利要求1或2所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅表面活性物质配方(重量)为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.04～0.08％的晴纶短纤维，0.2～2％的PTFE，0.1％硫酸镍和0.08％的活性炭。
8.按照权利要求1或6所述的蓄电池，其特征在于所说的负极板栅表面活性物质配方(重量)为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.2％木素磺酸钠，0.17％α、β萘酸，0.02～0.07％扩散剂N，0.2％硫酸钡。
9.按照权利要求2和8所述的蓄电池，其特征在于所说的正极板栅表面活性物质配方(重量)为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.04～0.08％的晴纶短纤维，0.2～2％的PTF E，0.1％硫酸镍和0.08％的活性炭。
10.按照权利要求6和7所述的蓄电池，其特征在于所说的负极板栅表面活性物质配方(重量)为铅粉加入1.25g/cm3的H2SO4溶液(常规量)，0.2％木素磺酸钠，0.17％α、β萘酸，0.02～0.07％扩散剂N，0.2％硫酸钡。
全文摘要
本发明是一种高比能量全密闭免维护铅酸蓄电池。由电池盒,极柱,及电池盒内的正负极板栅和电解液组成。其由正负极板组装的极群为水平叠放,每片极板的极耳设在极板一端边缘的中间位置,正负极板的极耳为相对放置。本发明采用特殊的极板和组装形式,可以改善极板的集流效果,增加正负极板的容量和表面积,使反应面积增大,用其组装成全密闭铅酸蓄电池,重量比能量超过50wh/kg,其它主要性能指标也远远高于日本工业JIS C 8707－1992标准的要求。
文档编号H01M10/14GK1198599SQ9711173
公开日1998年11月11日 申请日期1997年5月5日 优先权日1997年5月5日
发明者陈有孝, 胡庸, 胡凤翔 申请人:陈有孝