铅酸蓄电池电解液混匀装置的制作方法

本发明涉及铅酸蓄电池技术领域，具体涉及一种铅酸蓄电池电解液混匀装置。

背景技术

目前除了便携式电源之外，铅酸蓄电池仍然是最主要的二次电池，并已广泛地应用于汽车、摩托车、电动自行车、火车、潜艇的起动或动力电源，以及计算机和通信设备的备用电源。但是，铅酸蓄电池存着着电解液分层现象。

最初将电解液注入铅酸蓄电池中时，整个电解液的密度是均匀的。但在充放电过程中，由于电化反应的进行，造成电解液中各处的密度有差异，最终导致下部电解液的密度大于上部电解液。铅酸蓄电池的充放电化学反应如下：

放电：pb+pbso4+h2so4→2pbso4+h2o

充电：2pbso4+h2o→pb+pbso4+h2so4

在放电过程中，同活性物质表面接触的硫酸首先参加反应生成水，由于反应新生成的水其密度比电解液小，在扩散运动中，必然向上浮起。在充电过程中，极板上不断产生新生态硫酸，因新生态硫酸其密度值比两极板中间的电解液密度值大，在扩散运动中，必然向下沉降。这两种运动的结果，使得铅蓄电池在使用一段时间之后，其电液的密度上小下大，此即电解液分层现象。

这种电解液分层现象对于铅酸蓄电池是十分有害的，具体表现包括但不限于以下方面：

(1)极板上下部电解液密度不一样，极板上活性物表现出电位有差异，这就造成了极板自身的短路性自放电，即浓差放电。

(2)极板下部电解液密度高，腐蚀性高，加速隔板与极板腐蚀。

(3)荷电状态(soc)对应的开路电压(ocv)不准确，电源管理系统(bms)无法精确监控电池状态，影响电池使用寿命。

电解液分层造成的损坏几乎存在于所有的铅酸蓄电池中，富液式电池尤为严重。对于汽车用铅酸蓄电池液，单靠汽车行驶震动是不能消除电解液分层的。为了解决这个问题，业内采用提高充电电压的方法来分解水产生气体，在气泡上浮时搅动电液，使其均匀，这在充电工艺中称为均衡充电。但这并不是理想的方法，用压缩空气搅拌电液是个好办法，但需要在铅蓄电池结构上预设气体通道。

中国专利申请公布cn101743651a(名称：具有电解液混合装置的电池，公布日：2010年6月16日)和中国专利申请公布cn105122503a(名称：具有电解质混匀装置的电池，公布日：2015年12月2日)公开了用于车辆铅酸蓄电池的电解液混合装置，其置于电解液中，主要利用车辆行驶中加速和制动时电解液液面变化，促成电解液混合均匀。但是，这些电解液混合装置仍存在结构相对较为复杂的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种更简单的铅酸蓄电池电解液混匀装置。

为了解决该技术问题，本发明的铅酸蓄电池电解液混匀装置包括储槽、流入口、流出口和导流板。储槽由底壁和两个相对的长侧壁和两个相对的短侧壁围合而成，流入口位于第一短侧壁，流出口位于底壁的靠近第二短侧壁的位置处，导流板平行于第二短侧壁从底壁的下表面延伸，使得流出口位于第二短侧壁和导流板之间。优选地，流出口的面积大于流入口的面积。

在使用时，将本发明的混匀装置安装在铅酸蓄电池的电池格上。为了使混匀装置稳固地安装在电池格上，在混匀装置上还包括紧固部件，例如扣搭部件。在本发明的优选实施方案中，紧固部件位于混匀装置的一个或两个长侧壁上。这类紧固部件例如扣搭部件可以按常规设计，只要使得混匀装置放置后储槽不被铅酸蓄电池的电池格中的电解液没过。相应地，混匀装置安装后，导流板垂直插入电解液中，并与电池格的侧壁形成间隙。

在本发明的一个实施方案中，储槽的长侧壁的长度大于电池格的长度的一半。在本发明的另一个实施方案中，储槽的长侧壁的长度小于电池格的长度的一半。在本发明的一个优选实施方案中，储槽的长侧壁的长度为电池格的长度的四分之一至四分之三。在本发明的一个更优选的实施方案中，储槽的长侧壁的长度为电池格的长度的一半。

在本发明的一个实施方案中，储槽的底壁的下表面位于电解液液面的上方，即储槽的底壁的下表面不与电解液接触。在本发明的另一个实施方案中，储槽的底壁的下表面刚好接触电解液液面。在本发明的又一个实施方案中，储槽的底壁的下表面位于电解液液面的下方，即储槽浸入电解液中，但如前所述不被电解液没过。

在本发明的一个实施方案中，流入口位于第一短侧壁，并与储槽的底壁相接。在本发明的另一个实施方案中，流入口位于第一短侧壁，并与储槽的底壁有一定的间距。在本发明的一个实施方案中，流入口为一个。在本发明的另一个实施方案中，流入口为两个或多个。在本发明的实施方案中，对流入口的形状和尺寸没有具体限制，只要适应第一短侧壁的尺寸并适应与底壁的距离即可。在本发明的一个优选实施方案中，流入口为两个与储槽的底壁相接的圆孔。

在本发明的一个实施方案中，流出口与第二短侧壁和导流板都不相接，而与第二短侧壁和导流板之间隔着一部分底壁。在本发明的另一个实施方案中，流出口与第二短侧壁相接但不与导流板相接，而与导流板之间隔着一部分底壁。在本发明的又另一个实施方案中，流出口与导流板相接但不与第二短侧壁相接，而与第二短侧壁之间隔着一部分底壁。在本发明的还另一个的实施方案中，流出口与第二短侧壁和导流板都相接。在本发明的一个实施方案中，流出口为一个。在本发明的另一个实施方案中，流出口为两个或多个。在本发明的实施方案中，对流出口的形状和尺寸没有具体限制，只要适应与第二短侧壁和导流板的间距即可。在本发明的一个优选实施方案中，流出口为一个与第二短侧壁和导流板都相接的矩形孔。

在本发明的实施方案中，对导流板的长度没有限制，只要将混匀装置安装在铅酸蓄电池的电池格上时，导流板的远离储槽底壁的那一端与电池格的底部之间存在间距。在本发明的一个优选的实施方案中，导流板的长度使得导流板的远离储槽底壁的那一端与电池格的底部之间的距离小于铅酸蓄电池电解液深度的一半，更优选小于铅酸蓄电池电解液深度的四分之一。

在本发明的一个实施方案中，第二短侧壁从底壁向导流板的长度方向延伸一定的距离。在本发明的一个实施方案中，第二短侧壁从底壁向导流板的长度方向延伸的距离小于铅酸蓄电池电解液深度的一半，更优选小于铅酸蓄电池电解液深度的四分之一。

在本发明的一个实施方案中，底壁为平坦的。在本发明的另一个实施方案中，底壁为呈阶梯状，其中流出口位于下阶梯。

本发明的有益效果

本发明的铅酸蓄电池电解液混匀装置安装在作为汽车电源的铅酸蓄电池的电池格中。在汽车行驶过程中加速(例如启动)、减速(例如刹车)、上坡、下坡和转向时，由于电池格中的含硫酸电解液液面发生倾斜偏离水平位置，有一些电解液通过流入口进入储槽中，或者在倾斜程度高的情况下甚至越过第一短侧壁而进入储槽中。在汽车恢复平稳行驶时，电池格中的电解液液面恢复水平位置，储槽中的电解液也恢复水平位置，但其液面会高于电池格中的电解液液面，因此存在高度差，从而导致压力差。在压力差的作用下，电池格中的电解液除少数会从流入口流回电池格之外，大部分将从流出口流出储槽，并在导流板的导流下流向电池格，迫使电池格中位于流出口下方的电解液向下流动，进而迫使电池格下方的密度较高的电解液向上流动，与电池格上方的密度较低的电解液混合，从而使电池格中的电解液的密度趋于一致，避免电解液分层现象。本发明的混匀装置结构简单，容易安装到铅酸蓄电池中，用很低的改装成本就实现铅酸蓄电池电解液的混匀。

附图说明

图1为根据一个实施方案的本发明铅酸蓄电池电解液混匀装置从一个角度观看的立体图；图中附图标记1表示储槽，2表示流入口，3表示流出口，4表示导流板，5表示底壁，6表示第一短侧壁，6’表示第二短侧壁，7表示长侧壁，7’表示第二长侧壁。

图2为根据一个实施方案的本发明铅酸蓄电池电解液混匀装置从另一个角度观看的立体图。

图3为显示根据一个实施方案的本发明铅酸蓄电池电解液混匀装置安装在铅酸蓄电池的电池格中的示意图；图中附图标记a表示电池格，b表示电解液液面，c表示混匀装置，d表示电池极板。

图4为显示根据一个实施方案的本发明铅酸蓄电池电解液混匀装置作用原理的示意图。

图5为显示图1的混匀装置混匀电解液的实验效果的曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1显示了一种示例性的、典型的本发明铅酸蓄电池电解液混匀装置。其基本结构包括储槽1、流入口2、流出口3和导流板4。储槽1由底壁5和两个相对的长侧壁7,7'和两个相对的短侧壁6,6'围合而成，流入口2位于第一短侧壁6，流出口3位于底壁5的靠近第二短侧壁6'的位置处，导流板4平行于第二短侧壁6'从底壁5的下表面延伸，使得流出口3位于第二短侧壁6'和导流板4之间。流出口3的面积被设计成大于流入口2的面积。

如图1所示，流入口2为两个与储槽1的底壁5相接的圆孔，流出口3为一个与第二短侧壁6'和导流板4都相接的矩形孔，并且第二短侧壁6'从底壁5向导流板4的长度方向延伸一定的距离。在图1和图2中，显示了第二短侧壁6'比第一短侧壁6宽一些，即储槽1在第二短侧壁6'处的宽度稍大于储槽1的其余部分。但第二短侧壁6'的宽度也可以与第一短侧壁6相同。

图3显示图1的示例性的、典型的混匀装置安装在铅酸蓄电池的电池格上的状态。该混匀装置是通过紧固部件(图中未显示)稳固地安装电池格上的。该稳固部件可以是与储槽1的两个长侧壁7,7'一体成型的扣搭部件，用以可拆卸地扣搭在电池格的侧壁上。

如图3所示，储槽1的底壁5的下表面刚好接触电解液液面。尽管储槽1的底壁5的下表面也可以位于电解液液面的下方，即储槽1浸入电解液中，但储槽1不应被电解液没过，即不应在电解液液面处于水平状态时，也即在安装了具有该混匀装置的铅酸蓄电池的汽车平稳行驶时，电解液就进入了储槽1中。如果这样的话，该混匀装置将不能在汽车加速(例如启动)、减速(例如刹车)、上坡、下坡或者转向时起到混匀电解液、减少电解液分层的作用。

如图3所示，储槽1的长侧壁7'的长度为电池格的长度的一半。储槽1的长侧壁7,7'的这个长度，使得电池格的电解液在汽车的加速、减速、上坡、下坡或者转向过程中发生倾斜时，倾斜的电解液的液面中线基本上与储槽1的第一短侧壁6和底壁5的交界处重合。这种情况比储槽1的长侧壁7,7'的长度大于或等于电池格的长度的一半的情况更适合于汽车的大多数加速、减速、上坡、下坡或者转向情形。

如图3所示，混匀装置安装在铅酸蓄电池的电池格上时，导流板4的远离储槽1的底壁5的那一端与电池格的底部之间的距离小于铅酸蓄电池电解液深度的四分之一，实际上比较接近电池格的底部，这有助于引导储槽1中的电解液经过流出口3流回电池格时，能尽可能流向电池格的底部，从而迫使电池格底部的密度较高的电解液流向电池格的上部，与电池格上部的密度较低的电解液混合，以使电解液密度均匀，防止电解液分层现象。

如图3所示，第二短侧壁6'从底壁5向导流板4的长度方向延伸一定的距离，延伸的距离小于铅酸蓄电池电解液深度的四分之一。第二短侧壁6'从底壁5向导流板4的长度方向延伸并不是必须的，但该延伸有助于储槽1中的电解液经过流出口3流回电池格时，在流出口3处得到更好的导流，防止流回电池格的电解液过早地与电池格中的电解液混合而不能很好地迫使电池格下部的密度较高的电解液流向电池格的上部。

图4为显示图3所示的安装有混匀装置的铅酸蓄电池在汽车上坡时的状态，从中可以了解该混匀装置的工作原理。如图4所示，汽车上坡时，横向安装(即电池格的长度方向与汽车的车身长度方向平行)的铅酸蓄电池向后倾斜，电池格中的电解液会保持水平状态，但相对于电池格底部(或者顶部)平面而言是发生了倾斜的。由于混匀装置固定安装在电池格的左边(按图4所示)，电池格中发生倾斜的电解液会通过混匀装置的流入口2流入储槽1中，逐渐在储槽1中也形成倾斜的液面。当汽车上坡后恢复平坦行驶时，铅酸蓄电池恢复水平状态，电池格中的电解液相对于电池格底部(或者顶部)平面而言是水平的，储槽1中的电解液相对于电池格底部(或者顶部)平面也是水平的。但是，由于倾斜时从流入口2流入了一些电解液，此时储槽1内的电解液的液面高于电池格中的电解液的液面，从而形成了储槽1内外电解液的高度差。该高度差导致压力差，迫使储槽1中的电解液经过流出口3流回电池格。由于流出口3的面积被设计成大于流入口2的面积，尽管储槽1中的电解液会有一部分经过流入口2流回电池格，但大部分的电解液会经过流出口3流回电池格。从流出口3流回电池格的电解液经过导流板4的导流，被引导到电池格底部，从而迫使电池格底部的密度较高的电解液向上流动，与电池格上部的密度较低的电解液混合，从而使电池格中的电解液密度趋于一致，避免电解液分层现象。

在汽车上坡的坡度较大时，倾斜的电解液不仅可通过混匀装置的流入口2流入储槽1，还会越过混匀装置的储槽1的第一短侧壁6直接流入储槽1。当汽车恢复平坦行驶时，储槽1中的电解液液面高于储槽1外的电解液液面，如上所述因高度差、压力差的存在而促使电解液混匀。

尽管图4显示了汽车上坡时电解液的流动状况，但也适用于汽车加速(例如启动)时的状况。如果在图4中，混匀装置安装在电池格的右边，则适用于汽车下坡或者减速(例如刹车)的状况。如果铅酸蓄电池纵向安装在汽车上(即电池格的长度方向与汽车的车身长度方向垂直)，则汽车转向时，电解液发生的倾斜也可导致储槽1内外电解液高度差、压力差，最终促使电解液混匀。

图5显示了在铅酸蓄电池中使用图1的混匀装置的电解液混匀效果。在电池的底部、中部、顶部加三种不同密度电解液，模拟电解液分层现象。将电池放在实验用摇摆器中，模拟安装在汽车上的电池随汽车上下坡而发生倾斜的状况。摇摆角度为13度，摇摆次数为5秒钟1次，共摇摆150次。每摇摆10次测一次顶部密度。在摇摆150次后，测得顶部电解液的密度为1.275g/ml，与其初始密度1.206g/ml相比有明显的提高。相比之下，在没有使用混匀装置的对比试验中，在摇摆150次后，测得顶部电解液的密度为1.218g/ml，与其初始密度1.205g/ml相比提高不大。实验证明了本发明的混匀装置对于混匀电解液具有良好的效果。

以上通过具体实施方式对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。