一种胶体电池及其生产方法与流程

本发明涉及铅酸蓄电池领域，尤其涉及一种胶体电池及其生产方法。

背景技术：

胶体浓度超过5％的胶体电池的隔板多采用塑料或树脂多孔隔板，这种隔板工艺复杂，成本较高。如果采用其它普通的隔板作为胶体电池的隔板，存在灌胶困难和化成困难两个工艺问题。

申请号为CN201420113592.3，申请人为超威电源有限公司的专利公开了一种胶体电池自带酸循环及抽酸结构。该结构可以应用于吸酸隔板电池的内化成，达到对电池强制上下直接进行酸循环，提升化成和生产效率，但该专利是在槽及盖上实现的，工艺要求比较高，槽、盖通酸孔之间实现贯通和密封难度较大。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种胶体电池及其生产方法。本发明胶体电池能够应用普通隔板，基本保持电池原有外形，其结构简单，密封可靠，易于生产。本发明的胶体电池内化成工艺、灌胶工艺更为高效，制得的产品一致性更好。

本发明的具体技术方案为：一种胶体电池，包括电池槽、电池盖以及设于所述电池槽内的极群组。所述极群组包括叠设的正极板、复合隔板和负极板；所述复合隔板由玻璃丝隔板和微孔PE隔板叠加而成。

所述电池盖上设有安全阀孔，所述安全阀孔与极群组之间设有上预留空间；所述电池槽的底部设有注液孔；电池槽底部与极群组之间设有下预留空间；电池槽底部内壁位于所述注液孔的上方设有注液孔盖，所述注液孔盖与电池槽底部内壁之间形成至少两个通酸孔；所述底部注液孔内设有密封塞。

在本发明中，以注液孔、安全阀孔分别作为化成过程中酸的进酸孔和出酸孔。且电池槽内腔中在这两个孔的边上都要留有一定的空间，目的是便于酸液在该空间内停留，便于混合均匀，也为了让进酸口中进入的高流速的酸液中不直接冲击电池隔板，留有缓冲空间。设于注液孔上方的注液孔盖的作用是避免电池注酸过程中直接冲击隔板后损伤隔板。

作为优选，所述复合隔板为两层结构或三层结构；所述两层结构由一层玻璃丝隔板和一层微孔PE隔板叠加而成；所述三层结构为玻璃丝隔板-微孔PE隔板-玻璃丝隔板或者微孔PE隔板-玻璃丝隔板-微孔PE隔板。

作为优选，所述注液孔盖的底部设有凹腔；所述密封塞包括设于注液孔内的塞柱，与所述塞柱底部连接的塞盖；所述塞柱的端部设于所述凹腔内并将通酸孔堵住；所述塞盖内侧面上设有凸起的密封环和凸起的自锁扣；所述电池槽外壁底部对应所述自锁扣位置设有与自锁扣可卡扣的配合自锁扣。

塞柱能够抵住注液孔以及通酸孔。密封环能够进一步提高密封性。所述自锁扣可以为锲型自锁扣，配合自锁扣方向与自锁扣相反，以便于两者配合，能让密封塞自由旋进，且能防止其脱扣。

作为优选，所述塞盖以及塞柱上设有用于拧紧密封塞的凹孔。

密封塞中间设计有内六角或方形凹孔，用于密封塞的拧紧，且不占用密封空间。

作为优选，所述电池槽底部外壁位于塞盖外侧设有底部密封片，所述底部密封片粘合或扣合于电池槽底部外壁上。

底部密封片能够进一步提高密封性。

作为优选，所述通酸孔与电池槽底部内壁呈相切。

通酸孔与电池槽底部内壁是呈相切结构，目的是便于电池内的游离酸可以通过通酸孔能够全部流出而没有任何障碍。

作为优选，所述正极板、负极板的底部设有支撑脚，所述支撑脚的高度高于注液孔盖的高度。

作为优选，所述电池槽底部设有凸台，所述凸台的高度高于注液孔盖。

由于留有下预留空间，为了让极群组底部不受注液孔及其注液孔盖凸起的影响，设计的极板需要带有一定的高度的支撑脚，或者用两个凸台形鞍子予以替代，也可以将凸台直接设计到电池槽底部，与电池槽一体注塑形成。

上述的胶体电池的生产方法，包括以下步骤：

步骤1：在电池槽底部的注液孔上方扣上注液孔盖；

步骤2：将焊接好的极群组插入电池槽内，盖上电池盖，然后对电池引出线端子进行密封，得到半成品电池；

步骤3：将半成品电池在酸循环生产线上进行定位，将带有密封圈的进酸管接入半成品电池的底部注液孔，在安全阀孔处拧入出酸管；

步骤4：首次生产需要将浓硫酸和纯水配制成酸密度在1.05～1.15g/cm³范围内的化成酸；

步骤5：将化成酸从电池的底部压入电池槽内，硫酸与生极板中氧化铅发生反应，导致化成酸比重降低，电池内部温度升高，化成稀硫酸持续地注入电池槽内部，补充反应掉的硫酸，待电池内腔全部注满后，低比重高温度的化成酸从安全阀孔中流出，带走电池内的热量；

步骤6：给电池之间串联连接导线，并接入化成充放电机，待化成酸循环0.2～2h后，给回路中的电池开始充电，充电工艺是0.1～0.5C₁₀的电流恒流充电16～48h，充电过程中可以插入0.01～0.2C₁₀的电流恒流放出0.1～0.6C₁₀的电量；

步骤7：从安全阀孔中流出的化成酸统一经过回流管，将化成酸汇集后收集到一起进行过滤；

步骤8：对过滤后的化成酸用纯水或浓硫酸调节浓度使其符合浓度要求；

步骤9：将调节浓度后的化成酸导入化成酸池中，进入循环利用模式；

步骤10：根据电池容量设计和出厂开路电压的设计要求，将浓硫酸和纯水配制成密度在1.15～1.40g/cm³范围内的高比重酸；

步骤11：待电池化成结束后，停止低比重化成酸的循环，关闭低比重的化成酸进酸口和出酸口的阀门，打开高比重酸的进口酸和出酸口的阀门，将配好的高比重酸从电池注液孔压入电池内，电池内的低比重的化成酸被逐渐替换成高比重酸；

步骤12：将安全阀孔流出的酸，经过滤、浓度调节后，导入高比重酸池中，进入循环利用模式；

步骤13：换酸开始0.5-2h后，对电池进行放电，让正负极活性物质转换成硫酸铅，使硫酸转换成固体硫酸铅固定到极板上，放出电量为电池额定容量的0.8～1.6倍时，停止放电，停止酸循环；

步骤14：从注液孔处对电池进行抽真空，使电池中的可流动游离酸全部抽出，电池中只在正负极板空隙中留有少量酸；

步骤15：拆除电池的化成连接线，在注液孔处拧上密封塞；

步骤16：用流动纯水冲洗电池的底部和电池表面，直至电池底部表面不再残留硫酸；

步骤17：用超声波、热熔焊或密封胶方式在密封塞外部做二次密封，将底部密封片和电池槽底部扣合或粘结在一起；

步骤18：从安全阀孔处进行抽真空，然后向电池槽内注入胶体；

步骤19：将电池全部重新与充放电机连接，对电池进行充电，充入电量为步骤13中放出电量的1～2倍。

步骤20：盖上安全阀，清洗电池表面，丝印商标，包装，制得成品。

采用本发明的胶体电池内化成工艺、灌胶工艺更为高效，制得的产品一致性更好。

作为优选，步骤18中，所述胶体采用向纯水中剪切分散气相二氧化硅的方式制得，气相二氧化硅的比表面积为100～400m²/g，剪切分散的线速度为10～25m/s；胶体浓度为10～25％；胶体降温至25℃以下后才可灌注，灌注时对胶体进行搅拌，搅拌速度为200～2000转/分。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明胶体电池能够应用普通隔板，基本保持电池原有外形，其结构简单，密封可靠，易于生产。本发明的胶体电池内化成工艺、灌胶工艺更为高效，制得的产品一致性更好。

附图说明

图1为本发明的一种剖视结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明中密封塞与电池槽底部的一种结构示意图；

图4为本发明中密封塞的一种立体结构示意图；

图5为本发明实施例1中复合隔板的一种结构示意图；

图6为本发明实施例2中复合隔板的一种结构示意图；

图7为本发明实施例3中复合隔板的一种结构示意图；

图8为本发明实施例2中电池槽的一种结构示意图；

图9为本发明电池槽底部的配合自锁扣的一种结构示意图；

图10为本发明胶体电池化成时的一种结构示意图。

附图标记为：电池槽1、电池盖2、正极板3、复合隔板4、负极板5、上预留空间6、下预留空间7、支撑脚8、凸台9、注液孔11、注液孔盖12、通酸孔13、密封塞14、配合自锁扣15、安全阀孔21、玻璃丝隔板41、微孔PE隔板42、塞柱141、塞盖142、密封环143、自锁扣144、凹孔145、底部密封片146。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1、图2所示，一种胶体电池，包括电池槽1、电池盖2以及设于所述电池槽内的极群组。

所述极群组包括叠设的正极板3、复合隔板4和负极板5。所述复合隔板由玻璃丝隔板41和微孔PE隔板42叠加而成。如图5所示，在本实施例中，所述复合隔板为三层结构：微孔PE隔板-玻璃丝隔板-微孔PE隔板。

所述电池盖上设有安全阀孔21，所述安全阀孔与极群组之间设有上预留空间6。

如图3、4所示，所述电池槽的底部设有注液孔11；电池槽底部与极群组之间设有下预留空间7；电池槽底部内壁位于所述注液孔的上方设有注液孔盖12，所述注液孔盖与电池槽底部内壁之间形成至少两个通酸孔13；所述通酸孔与电池槽底部内壁呈相切。注液孔盖的底部设有凹腔；所述注液孔内设有密封塞14。

如图3、4、9所示，所述密封塞包括设于注液孔内的塞柱141，与所述塞柱底部连接的塞盖142。所述塞柱的端部设于所述凹腔内并将通酸孔堵住；塞盖以及塞柱上设有用于拧紧密封塞的凹孔145，所述凹孔为内六角凹孔。所述塞盖内侧面上设有凸起的密封环143和一圈凸起的楔形的自锁扣144；所述电池槽外壁底部对应所述自锁扣位置设有反向的楔形的的配合自锁扣15。所述电池槽底部外壁位于塞盖外侧设有底部密封片146，所述底部密封片粘合于电池槽底部外壁上。

如图2所示，所述正极板、负极板的底部设有支撑脚8，所述支撑脚的高度高于注液孔盖的高度。

实施例2

如图1所示，一种胶体电池，包括电池槽1、电池盖2以及设于所述电池槽内的极群组。

所述极群组包括叠设的正极板3、复合隔板4和负极板5。所述复合隔板由玻璃丝隔板41和微孔PE隔板42叠加而成。如图6所示，在本实施例中，所述复合隔板为三层结构：玻璃丝隔板-微孔PE隔板-玻璃丝隔板。

所述电池盖上设有安全阀孔21，所述安全阀孔与极群组之间设有上预留空间6。

如图3、4所示，所述电池槽的底部设有注液孔11；电池槽底部与极群组之间设有下预留空间7；电池槽底部内壁位于所述注液孔的上方设有注液孔盖12，所述注液孔盖与电池槽底部内壁之间形成至少两个通酸孔13；所述通酸孔与电池槽底部内壁呈相切。注液孔盖的底部设有凹腔；所述注液孔内设有密封塞14。

如图3、4、9所示，所述密封塞包括设于注液孔内的塞柱141，与所述塞柱底部连接的塞盖142。所述塞柱的端部设于所述凹腔内并将通酸孔堵住；塞盖以及塞柱上设有用于拧紧密封塞的凹孔145，所述凹孔为方形凹孔。所述塞盖内侧面上设有凸起的密封环143和一圈凸起的楔形的自锁扣144；所述电池槽外壁底部对应所述自锁扣位置设有反向的楔形的的配合自锁扣15。所述电池槽底部外壁位于塞盖外侧设有底部密封片146，所述底部密封片扣合于电池槽底部外壁上。

如图8所示，所述电池槽底部设有凸台9，所述凸台的高度高于注液孔盖。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：如图7所示，在本实施例中，所述复合隔板为两层结构。

实施例4

一种胶体电池的生产方法，包括以下步骤：

步骤1：在电池槽底部的注液孔上方扣上注液孔盖；

步骤2：将焊接好的极群组插入电池槽内，盖上电池盖，然后对电池引出线端子进行密封，得到半成品电池；

步骤3：如图10所示，将半成品电池在酸循环生产线上进行定位，将带有密封圈的进酸管接入半成品电池的底部注液孔，在安全阀孔处拧入出酸管；利用电池自身重量，必要时可加持加紧装置，使电池的进酸和出酸管可靠连接电池。

步骤4：首次生产需要将浓硫酸和纯水配制成酸密度在1.05～1.15g/cm³范围内的化成酸；

步骤5：将化成酸从电池的底部压入电池槽内，硫酸与生极板中氧化铅发生反应，导致化成酸比重降低，电池内部温度升高，化成稀硫酸持续地注入电池槽内部，补充反应掉的硫酸，待电池内腔全部注满后，低比重高温度的化成酸从安全阀孔中流出，带走电池内的热量；

步骤6：给电池之间串联连接导线，并接入化成充放电机，待化成酸循环0.2～2h后，给回路中的电池开始充电，充电工艺是0.1～0.5C₁₀的电流恒流充电16～48h，充电过程中可以插入0.01～0.2C10的电流恒流放出0.1～0.6C10的电量；

步骤7：从安全阀孔中流出的化成酸统一经过回流管，将化成酸汇集后收集到一起进行过滤；步骤8：回收的化成算的比重与原始化成算的比重因电池反应过程或化成过程发生了偏差，这些酸在过滤后，对过滤后的化成酸用纯水或浓硫酸调节浓度使其符合浓度要求；

步骤9：将调节浓度后的化成酸导入化成酸池中，进入循环利用模式；

步骤10：根据电池容量设计和出厂开路电压的设计要求，将浓硫酸和纯水配制成密度在1.15～1.40g/cm³范围内的高比重酸；

步骤11：待电池化成结束后，停止低比重化成酸的循环，关闭低比重的化成酸进酸口和出酸口的阀门，打开高比重酸的进口酸和出酸口的阀门，将配好的高比重酸从电池注液孔压入电池内，电池内的低比重的化成酸被逐渐替换成高比重酸；

步骤12：将安全阀孔流出的酸，经过滤、浓度调节后，导入高比重酸池中，进入循环利用模式；

步骤13：换酸开始0.5-2h后，对电池进行放电，让正负极活性物质转换成硫酸铅，使硫酸转换成固体硫酸铅固定到极板上，放出电量为电池额定容量的0.8～1.6倍时，停止放电，停止酸循环；

步骤14：从注液孔处对电池进行抽真空，使电池中的可流动游离酸全部抽出，只留有正负极板空隙中的少量酸；

步骤15：拆除电池的化成连接线，在注液孔处拧上密封塞；

步骤16：用流动纯水冲洗电池的底部和电池表面，直至电池底部表面不再残留硫酸；

步骤17：用超声波或密封胶方式在密封塞外部做二次密封，将底部密封片和电池槽底部扣合或粘结在一起；

步骤18：从安全阀孔处进行抽真空，然后向电池槽内注入胶体。其中，所述胶体采用向纯水中剪切分散气相二氧化硅的方式制得，气相二氧化硅的比表面积为100～400m²/g，剪切分散的线速度为10～25m/s；胶体浓度为10～25％；胶体降温至25℃以下后才可灌注，灌注时对胶体进行搅拌，搅拌速度为200～2000转/分。

步骤19：将电池全部重新与充放电机连接，对电池进行充电，充入电量为步骤13中放出电量的1～2倍。

步骤20：盖上安全阀，清洗电池表面，丝印商标，包装，制得成品。

实施例5

胶体电池循环化成工艺具体参数如下：

对比例

现有的吸附棉隔板普通非胶体电池内化成工艺具体参数如下：

低成本胶体电池原先是无法按本发明方法生产的，由实施例5与对比例对比可知，采用了新的发明工艺和结构后，电池的生产时间只有51.5小时，化成后的内部活性物质偏差只有0.5％。而吸附棉隔板的普通电池采用普通化成工艺需要102小时，化成后内部活性物质偏差达到5.3％。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。