[发明专利]侧立式双极性铅锡酸动力电池

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种侧立式铅锡酸动力电池，能将原来铅酸电池的理论比容量从83.47Ah/kg提高到96.81Ah/kg，实际比能量从50Wh/kg提高到80Wh/kg以上，能量密度提高到240Wh/L以上。

背景技术

铅酸蓄电池自1859年由普兰特发明至今已有一百多年的历史，经过了许多重大的改进。为了提高能量密度，循环寿命，高倍率放电等特性，相续开发出阀式电池，双极性电池，水平式电池，卷式圆柱形电池，超级电池。尽管如此，其比容量与镍氢电池和锂电池相比还有较大差距。众所周知，电动汽车发展的瓶颈主要是电池。镍氢电池，锂电池的比容量和比功率都比较能满足电动汽车的基本要求，但有自燃爆炸性风险，特别是造价成本太高很难被纯电动汽车中低端市场所接受。

铅酸电池的比容量和比功率同时满足电动汽车的最低要求，只是相对而言偏低。但是安全可靠，价格便宜，只要大幅度提高比容量和比功率，可以说是前景光明。双极性电池省去了板栅和连接用铅，降低了重量，一定程度提高了比容量，最高可达60Wh/kg。但这种双极性电池有五大难题：一是基板与电池壳体之间的连接密封很难解决；二是无论基板采用何种轻型导电材料制造，基板正极一侧必需有一层氧化铅或同电位的金属氧化物将基板包起来，因为基板与正极活性物质外面的硫酸有2伏的电位差，会形成局部短路，造成严重自放电现象；三是基板为了防止透酸，整板必需是实心的，不能最大幅度降低自重；四是因为活性物质与硫酸是单面接触，所以活性物质的厚度只能是传统电池的一半；五是单极板不能像传统电池多极板并联容量做大。这是双极性电池花了近百年时间还不能商品化的重要因素。而且与镍氢电池的80Wh/kg和锂电池的90-150Wh/kg还有明显差距。

发明内容

为了大幅度提高能量密度，本发明提供一种侧立式双极性铅锡酸动力电池，正极板栅与负极板栅直接连在一起，同传统双极性电池一样，它省去了极耳汇流排及极柱，同极之间多极板的并联汇流是通过电解质硫酸实现的，负极活性物质采用纯锡。本发明发挥两种电池之优势，将原来的铅酸电池理论比容量83.47Ah/kg(4.46g正极活性物质+3.86g负极活性物质+3.66g硫酸＝11.98g/Ah，则1000g活性物质可以产生的电量为83.47Ah/kg)提高到96.81Ah/kg(4.46g正极铅活性物质+3.66g硫酸+2.21负极锡活性物质＝10.33g/Ah，则1000g活性物质可以产生的电量为96.81Ah)。因用锡量不大，造价不高，是动力电池的理想选择。

本发明的有益效果是通过减少连接用铅量以及负极活性物质比重降低提高了比容量，结构紧凑大幅度提高了能量密度。以12V.50Ah侧立式双极性铅锡酸动力电池实验样品为例：外型尺寸：高170mm，宽77mm，长180mm。体积为2.356L，重量为7.2kg。正负极板栅厚度为0.4mm，采用锡铅合金，其中锡占90％，铅占10％。正极板活性氧化铅厚2.8mm，高158mm，宽25mm，片数为12X6；负极版活性锡厚1mm，高158mm，宽25mm，片数为12X6，隔膜为25X6片，厚度0.9mm。两小时放电量53Ah，比容量达到88Ah/kg，能量密度达到269.95Ah/L。总用锡量900g。比容量超过了目前市场有售的镍氢电池水平。

附图说明

图1，图2是本发明的一个实施例正视和俯视剖面构造图。

图1，图2中的1是电池槽，2是限压阀，3是负极极柱，4是正极极柱，5是负极板，6是正极板，7是内腔隔板，8是电池盖，9是正极输出端正极极板，10是负极输出端负极极板。

图3，图4，图5是本发明的双极性板栅正视，俯视和侧视构造图。

图3，图4，图5中的1是正极板栅塑料包边框架，2是正负极板栅，3是负极板栅塑料包边框架，4是塑料定位片。

图6，图7，图8是电池正极输出端正极板栅正视，俯视和侧视图。

图6，图7，图8中的1是塑料边框架，2是正极板栅，3是极柱耐酸O型密封圈，4是正极输出端，5是汇流排。

图9，图10，图11是负极输出端负极板栅正视，俯视和侧视图。

图9，图10，图11中的1是塑料边框架，2是负极板栅，3是极柱耐酸O型密封圈，4是负极输出端，5是汇流排。

图12，图13，图14是电池槽隔板及注胶腔正视，俯视和侧视剖面图。

图12，图13，图14中的1是电池槽单格内腔之间的隔板体，2是极板插入槽，3是极板定位台阶，4是极板板栅，5是双极性电池极板塑料定位片，6是注胶腔。