专利名称：高能化学电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学电池，更准确地说，涉及一种通过改进其正负电极板栅的结构或形状来提高其性能的高能化学电池。
化学电池一般主要由含活性物质的正负极板、和活性物质进行反应的足够量的电解液及隔板构成。正极和负极相对排列，用隔板等使其彼此之间隔开一定距离。放电时，活性物质与电解液进行电化学反应，电池放电能够得到的容量，在活性物质种类一定时，取决于活性物质的含量及其利用率。
目前，在化学电池例如铅蓄电池中，主要使用的极板是涂膏式和纤维丝管式两种。在涂膏式正负极板结构中，由于其板栅所能载活性物质不多，所能传导的电流不大以及活性物质利用率不高，使这种电池存在容量小、寿命短及大电流使用不好的缺点，例如以目前最好的方体形免维护密封型铅蓄电池(涂膏式正负极板结构)来说，其容量比能量为60W.h/L。而对于涂膏式负极板、管式正极板结构的电池，由于其正极板筋条(铅芯)所能载活性物质相对增多，利用率相对提高，故容量增大，例如目前最好的方体形牵引用固定型防酸管式蓄电池的体积比容量为75W.h/L。又由于筋条相对增粗，故使所能够传导的电流也增大。但由于管式正极板的筋条(铅芯)是一支圆柱体管状，它使活性物质对电流分布不均匀，且其支撑能力也差，故该种结构电池抗震性能和充电转换效率相对低。
本发明的目的就是要克服上述化学电池的缺点，提供一种通过改进化学电池正负电极板栅的结构或形状来提高其性能的装置。
根据本发明的化学电池装置，其组成部分及工作原理与常规化学电池例如铅蓄电池一样，其特征在于将电池的正极制成其截面为三角形的三面柱体形状，内涂装活性物质(铅粉)，不需外加诸如涤纶一类的套管，其板栅是具有用于支撑活性物质并传导电流的格子体的骨架;而负极制成与该正极相配合的片块状，该正极侧面被隔膜所包围，而负极片块包围着隔膜。正极侧面的每一面都能与负极产生电化学反应。
根据本发明的化学电池，其特征在于正极采用单独的圆柱体结构，内涂装活性物质(铅粉)，不需外加诸如涤纶一类的套管，负极为围绕该正极一周的片块状，其中正、负极板栅是有格子体的骨架，且正负电极分别用假电极分开化成，正电极化成后，烘干待用，而负电极化成后马上清洗干净，并立即进行例如包围隔板的组装。
根据本发明的化学电池，其特征在于正负极板栅均采用侧面为波浪状凹凸面的不穿孔格子体的骨架，凹坑内涂装活性物质，不需外加诸如涤纶一类的套管，所述化学电池的整体是正、负极板波浪状凹凸面的相对吻合，最外层的负极板一面是平面的，另一面是波浪状凹凸面。
根据本发明的化学电池，在不增加电池体积的条件下，增大了电池的容量，并提高了电池的其它各项性能指标。具体地说，与同类电池相比，电池容量提高约20%-100%，例如根据本发明的铅蓄电池其体积比能量为100W.h/L，循环寿命延长约2-5倍，大电流充放电提高50%-200%。且充放电曲线平稳，同时提高了电池的抗冲击性能。由于根据本发明的化学电池可在现有电池厂内不增加任何新的设备甚至更简单方便地予以实施，从而提高了现有设备的利用价值，提高产品合格率，降低成本。
下面参考附图结合本发明的实施例对本发明作进一步详细说明，本发明的上述目的和优点将从以下说明中能加深领会。附图中
图1a是本发明的第一实施例方体形酸性铅蓄电池结构示意性透视图，其正电极是横截面为三角形的柱体;
图1b是图1a所示电池的正负电极结构示意性透视图;
图2a是本发明的第二实施例的圆柱形单体电池结构的示意性透视图;
图2b为图2a所示电池的圆柱体正极的结构示意性透视图;
图3a是本发明的第三实施例一种新板栅结构铅蓄电池的正极板栅示意性透视图;
图3b、3c是本发明第三实施例的新板栅结构铅蓄电池的负极板栅的示意性透视图;
图3d是图3a、3b、3c所示正负极板栅的排列次序的示意性表示。
图4a、4b分别是图2a所示本发明电池的放电及充电特性曲线。
图1a是本发明第一实施例方体形酸性铅蓄电池的结构示意图。它含有正负电极引出端、封口剂、液孔塞、电池盖及电池槽，这些部分与现有技术的相同或相似，在此不再加以说明。本实施例的特征在于，如图1b所示，正极104为截面是三角形的柱体，内涂装活性物质(铅粉)，不需外加诸如涤纶一类的套管。其板栅是具有格子体的骨架，正极侧面有三面参加电化学反应，并由此正极104上引出导电条，彼此之间可以并连接成正极汇流排成正极引出端101。负极105由一块板状极板相应弯曲成截面为三角形柱面，其板栅是有格子体的骨架，并由此负极105上引出导电条，彼此之间并连接成负极汇流排形成位于其一侧的负极引出端102。标号103代表隔膜。如上所述，该正负电极由三面体形结构组合而成，它比现有技术中方体电池的两面体结构显得牢固和耐受冲击及震动，三面比两面参与电化学反应的内阻也减小，加之板栅骨架筋条能适当增大体积，大电流充放电随之有所好转，再加之，其结构能允许其增大含活性物质的容量，故电池容量也随之增大且寿命延长。
另外，在相同体积下，三面柱体比四面体以上电极板电池容量大、内阻小、活性物质利用率较高，并具有较高的充放电能转换效率和较好的散热作用。
图2a是本发明的第二实施例圆柱形单体电池的结构示意图。其正极板栅铸成单独的圆柱形体，内涂装活性物质(铅粉)，不需外加诸如涤纶一类的套管。负极是围绕该正极一周的片块状。其中正、负极板栅均为有格子体的骨架。
正负电极分别是用假电极分开化成，正极化成后，烘干待用，而负电极化成后，马上清洗干净，并立即进行包围隔板的组装，以避免因干燥断裂。
这种结构的化学电池与现有技术的采用正、负极板和隔膜相互卷绕成的卷绕式圆柱体电池相比较，在相同体积下，由于减少隔膜，可相对增加活性物质(铅粉)，随之容量增大。其电极板栅也比原卷绕式电池的电极板栅厚得多，所支撑的活性物质(铅粉)较牢固。因此，大电流使用较优，寿命延长，并且耐腐蚀、耐震动，散热性能较好。
图3a、3b和3c是本发明第三实施例一种新板栅结构的铅蓄电池的正极和负极板栅的示意图。其中正、负极板栅分别为铸成一体的凹坑不穿孔的格子体的骨架，凹坑内涂装活性物质(铅粉)，不需外加诸如涤纶一类的套管。图3a是正极板栅;图3b、3c是负极板栅。图3d示出图3a、3b和3c所示正负极板栅的排列次序，其中图3b所示负极板栅是排在电池最外层，这样使所形成的电池增加了一层“外壳”的保护作用，由此提高了传导电流和散热及耐冲击和耐震动等能力。另外，正负极板侧面为波浪状的凹凸面的相对吻合，这样的凹凸面总比平面参与化学反应的面积大，致使内阻减少和活性物质利用率提高，并且物理结构更为牢固，因此提高了耐冲击和耐震动的能力。
图4a为本发明实施例在室温(25℃)时的放电特性曲线，a、b、c、d、e、f均为放电率，其中a为6C(A)，b为3C(A)，c为1C(A)，d为0.6c(A)、e为0.27(A)，f为0.1c(A)，A为电流安培。
图4b为上述电池在室温(25℃)时的定电流定电压的充电特征曲线，其中k为充电量(与放电量对比)，l为端子电压，m为充电电流(0.1C率)。
从图4a、4b可以看出，根据本发明的化学电池其充放电性能有所提高。
本发明的上述实施例仅为说明起见，对于本领域的技术人员来说，在不违背所附权利要求书范围的条件下可有各种改进和变更。
权利要求
1.一种主要由含有活性物质的正负电极构成的高能化学电池，其特征在于该电池的正负电极板栅均为有格子体的骨架，其正极采用柱体形状，内涂装活性物质，而负极为与该正极相配合的片块状。
2.如权利要求1所述的高能化学电池，其特征在于所述正极是截面为三角形的三面柱体形状。
3.如权利要求1所述的高能化学电池，其特征在于所述正极是单独的圆柱体结构，负极为围绕该正极一周的片块状。
4.一种主要由含有活性物质的正负电极构成的高能化学电池，其特征在于正负极板栅均采用侧面为波浪状凹凸面的不穿孔格子体的骨架，凹坑内涂装活性物质，不需外加套管，所述化学电池的整体是正、负极板波浪状凹凸面的相对吻合，最外层的负极板一面是平面的，另一面是波浪状凹凸面。
全文摘要
一种高能化学电池，在不增大体积的条件下，提高了电池的性能。在正极为三面柱体的结构中，正极是横截面为三角形的三面柱体形状，负极是与该正极相配合的片块状，其正负电极板栅是有格子体的骨架。在圆柱体结构中，正极是由一单独的圆柱体板栅构成，负极为围绕正极一周的片块状，其正负电极板栅是有格子体的骨架。在正负极板侧面为波浪状凹凸面的结构中，其板栅均为凹坑不穿孔的格子体的骨架，凹坑内涂装活性物质，正负极板波浪状凹凸面相对吻合形成该化学电池整体结构。
文档编号H01M4/73GK1069832SQ9110586
公开日1993年3月10日 申请日期1991年8月18日 优先权日1991年8月18日
发明者陈远鸿, 张九愚, 陈云波 申请人:陈远鸿