专利名称：铁路客车用氢镍蓄电池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于蓄电池的改进。
铁路客车用氢镍蓄电池适合于作为铁路旋客列车的供电电源。特别是当列车停车时，该蓄电池可作为车厢照明和风扇的主电源。有时也为空调机和开水炉提供电源。
现有铁路旋客列车用蓄电池为铅酸蓄电池。这种蓄电池的使用寿命一般只有3～4年，且放电能力差，过放电后极板硫化、弯曲，使蓄电池报废。此外，这种蓄电池还需经常添液维护。
本实用新型的目的是提供一种使用寿命长8～10年，不需日常维修，能快速充电，放电能力强，具有过放电保护能力，即当使用大电流充电时，电压的升高也很小的铁路客车用氢镍蓄电池。这些特性特别有利于蓄电池的密闭。
发明机理本实用新型中描述的氢镍蓄电池的负极采用了贮氢材料的氢，正极的活性材料是氢氧化镍，用MH／Ni蓄电池表示。MH表示贮氢材料的金属氢化物。
负极板组由具有混合稀土吸氢合金MnNis－x－y－zAxByCz粉末制成。Mm为混合稀土。A＝Mn，Sn，BeB＝A1，Ca，Mg，Zr。C＝Co，Cr，V。O＜X＜0.5，O＜y＜0.5，O＜Z＜1。其化学反应式为正极充电Ni(OH)2＋OH－→NiOOH＋HzO＋e－过充电4OH－→2HzO＋O2＋4e－
放电NiOOH＋HzO＋e－→Ni(OH)2＋OH－反极2HzO＋2e－→Hz＋20H－负极充电M＋HzO＋e－→MH＋OH－过充电2HzO＋O2＋4e－→40H－MH＋OH→M＋HzO＋e－放电MH＋OH－→M＋HzO＋e－反极Hz＋2OH－→2HzO＋2e－总反应MH＋NiOOH＋KOH (放)/(充) M＋Ni(OH)2＋KOH本实用新型中，负极采用的容量应过量，氢氧化镍电极处于过充电状态时产生氧气。该氧气在负极上重新化合为水，并产生热。因此长期具有过放电保护能力。逆反应时，在正极上产生的氢气，在负极上重新化合。因此，本实用新型具有快速充电、放电的良好特性。即使使用大电流充电，内压升高也很小。
图1为铁路客车用氢镍蓄电池的单体结构图图2为铁路客车用氢镍蓄电池的排气阀及注液口的剖面图图3为正、负极板与隔板之间的装配关系图铁路客车用氢镍蓄电池由电池槽1、极板耳2、电桩衬套3、负极电柱4、电解液5、自动排压阀及注液口6、正集电柱7、正极板8、隔离板9和负极板10组成。
自动排压阀及注液口6由阀芯11、阀座12、弹簧13和调节螺丝14组成。
电池槽1由电池槽盖15、电池槽筒16和电池槽底17三部分组成。电池槽盖15盖在电池槽筒16上。电池槽底17装在电池槽筒16的下部。
为了将正负极板8、10分别连接在正集电柱7和负集电柱4上，在极板上装有极板耳2。极板耳2焊接在正集电柱7和负集电柱4上，组成了极板组。
在电池槽1内装有氢镍极板组和碱性电解液5。自动排压阀和注液口6装在氢镍蓄电池的中部。
电桩衬套3由防碱橡胶制成，用于密封正集电柱7和负集电柱4。由若干片正极板8和负极板10组成极板组。若正极板8为n片，那么，负极板10则为n－1片。将隔离板9放入极板组的各极板之间。
本实用新型中，因氢镍蓄电池单体的公称电压为1.2V，为适应铁路客车需要，将单体蓄电池经串、并联后组成容量为400AH，电压为48V的氢镍蓄电池组，并用金属槽制成密封型。
正极板组采用氢氧化镍为活性材料。正负极板间用尼龙无纺毡为隔板，用金属镀镍板制成电池槽，槽内有KOH电解液。
实施例负极板10的制备负极板10采用储氢合金粉末。储氢合金粉末的组成为MmNi3.55，Mn0.4，Al0.3，Cc0.75。通过化学镀膜的形式在合金粉末表面镀一层厚度为2微米的铜。镀膜前，应对合金粉末进行活化和敏化处理。镀膜时，用甲醛水溶液作还原剂，将经过表面活化处理，并镀有铜膜的混合金粉末与重量百分比为8％的聚四氟乙烯乳液调成粉状物，在60～100℃温度条件下，多次滚压成为0.4mm厚度的合金粉片，再将该片用1t／cm2的压力压在镍导电基板的一面上，以制成储氢合金极板。
镍导电基板用板栅基板板栅的作用是在增加极板的电导率及机械强度的同时，防止烧结时产生的收缩，用直径为0.2mm的金属镍线编织成18目的网。如果用粗金属线编织金属网，金属网上的孔较小，强度较高，但减少了原料粉末的填充量。使极板的有效面积变小，电极容量降低，并使通过网孔的粉末的烧结变坏，这也是正极板起泡的原因。此外，基板板栅表面的污垢将妨碍烧结时板栅和原料粉末之间的结合。为了除去污垢，采用在700～800℃的温度条件下进行退火的方法。基板用原料粉末为高纯度、低氧化度的镍粉，如羰基镍粉末。
基板的烧结对烧结式基板的要求是孔率大、表面积大、有适当的孔径及其分布、导电性好、机械强度高。本实施例中的孔率为 85％。烧结时，首先将基板用板栅放在石墨模型中。然后，将原料粉末在几乎不加压的情况下填充到基板用板栅上，用石墨覆盖后送入烧结炉中。在氢、氮等还原气流中进行烧结，烧结温度为850℃。在同一气流中冷却到接近室温之后，再从炉中取出。
正极板8的制备将镍导电基板装到容器中，将硝酸镍溶液装入容器内。为了增加电极容量和延长使用寿命，在硝酸镍溶液中加入了6％的钴。然后，将基板取出，并浸渍在80℃的20％的氢氧化钠水溶液中，以基板作阴极进行电解还原。然后，用水将气孔中的氢氧化钠清洗干净，并干燥。隔离板9用尼龙制成。
电解液5用比重为1.25的KOH溶液作为蓄电池的电解液。用20克／升的氢氧化锂作为电解液的添加剂。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、能量密度高，是现有镉／镍蓄电池能量密度的1.5倍。
2、密封性能好，耐过充放电能力强。
3、安全、可靠性好，不含Ca有毒物质。
4、寿命长，不用维修。
权利要求1.一种由电池槽、极板耳、电桩衬套、负集电柱、电解液、自动排压阀及注液口、正集电柱、正极板、隔离板和负极板组成的蓄电池，其特征在于电池槽由电池槽盖、电池槽筒和电池槽底组成，电池槽盖盖在电池槽筒上，电池槽底装在电池槽筒的下部；电池槽内装有氢镍极板组和碱性电解液，极板耳焊接在正极电柱和负集电柱上；电桩衬套由防碱橡胶制成；自动排压阀及注液口由阀芯、阀座、弹簧和调节螺丝组成；正极板和负极板组成极板组，隔离板放在极板组的各极板之间；正极板采用氢氧化镍为活性材料，负极板由混合稀土吸氢合金；Mmni5-x-y-z，AXBYC2粉末制成；Mm为混合稀土，A=Mn，Sn，Be，B=Al，Ca，Mg，Zr，C=Co，Cr，V；0＜X＜0.5，0＜Y＜0.5，0＜Z＜1。
专利摘要一种由电池、极板耳、电桩衬套、负集电柱、电解液、自动排压阀及注液口、正集电柱、正极板、隔离板和负极板组成的铁路客车用氢镍蓄电池，如图1所示。电池槽上的电池槽盖盖在电池槽筒上，电池槽底装在电池槽筒下部。电池槽内装有氢镍极板组和碱性电解液。极板耳焊接在正极电柱和负集电柱上。自动排压阀及注液口由阀芯、阀座、弹簧和调节螺丝组成。正极板和负极板组成极板组，隔离板放在极板组的各极板之间。
文档编号H01M10/24GK2155077SQ9320249
公开日1994年2月2日 申请日期1993年2月12日 优先权日1993年2月12日
发明者叶霁生, 李森柱, 张新盛, 朱金庸 申请人:哈尔滨铁路局科学技术协会技术开发部