[实用新型]密封式铅蓄电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种密封式铅蓄电池，具体来说，涉及通过格栅以及电槽的设计改良，从而提高了放电容量、电池寿命以及防振动性的密封式铅蓄电池。

背景技术

铅蓄电池具有价格低廉、输出稳定、适于大电流放电等优点，因此作为车辆启动、电动车或便携式工具的主电源、备用电源等一直具有广泛的用途。其中，密封式铅蓄电池例如阀控式铅酸蓄电池（VRLA）由于具有免维护、无漏液的优点，正逐渐成为主流。

密封式铅蓄电池主要由电池外壳、极板组、和硫酸电解液组成，极板组由正极板、负极板夹着隔膜层叠而成，电池外壳包括用于容纳该极板组以及电解液的长方形电槽、和对该电槽的开口部进行密封的带有安全阀的盖体。正、负极板均采用涂膏式极板，将铅膏（活性物质）填充在由铅合金制成的合金格栅上而得到。关于铅蓄电池中使用的合金格栅，目前倾向于采用拉网格栅来逐渐代替传统的铸造格栅。

拉网格栅是通过往复式切拉法制成的网状物，在其上部的边框上设置有极耳，相同极性的极耳通过汇流排焊接在一起，连接在铅蓄电池的与外部端子相连的极柱上。由于拉网格栅是通过设置在上部边框的极耳进行集电，因此越往格栅的下部，电流密度越低，电池的反应较为困难。为了提高活性物质的利用效率，希望在格栅的不同部位采取与电流密度成比例的铅量，从而减少格栅整体中的铅合金的用量，此时需要采取上部较厚（即铅含量较多）、下部较薄（即铅含量较少）的格栅设计结构。

但是，上述这样的上部较厚、下部较薄（以下简称为“上厚下薄”）的格栅设计通常使用于开放式的富液电池、例如汽车SLI电池中。在密封式铅蓄电池中，由于存在如下所述的电解液层化现象，这种“上厚下薄”的格栅设计一直未被广泛采用。

在密封式铅蓄电池中，通常采用硫酸作为电解液，根据使用状态的不同，分为吸附在以玻璃纤维为主体的隔膜中的吸附电解液、以及凝胶化的胶体电解液。

吸附电解液是在正极板与负极板之间插入由微细的玻璃纤维制成的隔膜，不仅隔离了正、负极板，且保持了放电所必须的硫酸电解液量。在这样的密封型铅蓄电池中，硫酸的扩散速度较快，是密封型铅蓄电池的主流。但是在这种电池中，伴随着充放电的进行，电解液的比重会在竖直方向发生偏差，高比重的电解液由于重力作用蓄积在电槽的底部，而上部的电解液的比重较低，即容易发生所谓的“电解液的层化现象”。

胶体电解液是将电解液中加入凝胶化剂从而使电解液不流动的方式，此时电解液层化现象不易发生，但与吸附电解液相比，电池性能及电池寿命较差。

在SLI等富液电池中，电解液的量较多，在电槽内循环的自由度高，且汽车的振动使得电池内部的电解液经常发生扰动，因此在电槽上、下部的硫酸比重容易变得均匀。

而密封式铅蓄电池通常是固定的使用状态，受重力影响，电槽下部的电解液的比重容易升高、电槽上部的电解液的比重容易降低，因此电解液的层化现象尤为显著。

如果电槽下部的硫酸比重变高，则格栅底部尤其是正极格栅的底部容易发生腐蚀，且负极板难以被充电，随着充放电的进行，在负极板的下部生成活性物质的放电产物即硫酸铅，造成负极板的劣化、格栅断裂等，由此导致电池的使用寿命缩短、放电容量的快速下降。这就是密封式铅蓄电池中通常不采用“上厚下薄”的格栅设计的原因。

上述的电解液层化现象还限制了密封式铅蓄电池中可以使用的电解液比重的范围，从而限制了电池容量。目前，作为防止电解液层化现象的方法，主要是通过隔膜的改良来加强对电解液的保持力等。例如，专利文献1中公开了一种在极板上设置凸条来压紧正负极板之间的玻璃纤维隔膜、从而提高电解液的保持力的方法。但这种方法需要特意在极板上形成凸条，因而电池的制作较为复杂。

另一方面，关于密封式铅蓄电池中电槽的设计，以往出于防止短路或缓解膨胀应力等目的，提出在极板组与电槽底部之间设置有空隙部。例如，专利文献2中公开了为了防止负极板与正极板在极板组的底部发生内部短路而在电槽内侧边缘设置加强筋，使负极板的底端部搭接在该加强筋上。专利文献3中公开了在电槽底部与极板组的下部之间设置空隙部，通过该空隙部来吸收消化由正极板的膨胀带来的压力。

但密封式铅蓄电池的极板组主要是靠上部的汇流排、极柱等部件而固定在电槽中的，由于电解液少，缺乏对振动的缓冲作用，如果在电槽的下部设置上述那样的空隙部，则在搬运或安装时，更容易因振动使得极耳发生破损，造成集电性下降、电连接不良等情况。为了提高电池的防振动性，专利文献4中公开了在电槽底部的外表面设置橡胶垫以防止振动对电池带来的损害。