[实用新型]一种具有填充物的水平铅酸电池

说明书

本实用新型提供了一种具有填充物的水平铅酸电池，包括电池外壳，以及由正、负极板和隔膜组成的电池极群，其特征在于，所述正、负极板周围设置有常温下以液态形式注入、固化处理后转化为固态的填充物。这种填充物可以填满所有极板间隙，紧密包裹极板，限制了极板膨胀，只能向极板平面垂直方向膨胀，避免了正负极板短路，且水平电池的极高装配压力，限制了活性物膨胀，保证了活性物质的完整，使得水平铅酸电池的寿命大大提高。

【技术领域】

本实用新型涉及一种蓄电池，尤其涉及一种避免正、负极板短路的具有填充物的水平铅酸电池及其组装方法。

【背景技术】

铅酸电池始于1859年Gaston Plante关于Pb电极在10wt％的硫酸溶液中充放电的研究。1881年，Camille Faure将红铅、硫酸和水混合而成的铅膏涂布于铅板作为电极，Ernest Volckmar将铅板变更为铅板栅。这两项技术缓解了铅酸电池正负极铅膏软化脱落，有效地提高了铅酸电池的容量。铅酸电池结构由此基本成型并走向成熟。经过150余年的研究和改进，铅酸电池在极板、添加剂、隔板材料以及制造工艺等方向都得到了革新。目前，铅酸电池产量和储电量仍然雄踞化学电源之首，正在为人类社会的发展和进步做出巨大的贡献。因其具有稳定可靠、无记忆效应、价格低廉、可做成单体大容量电池等优点，铅酸电池已被广泛用作汽车启动电源、不间断电源、从电动自行车到柴油潜艇的动力电源和储能电源等等。

传统铅酸电池的基本结构是由涂有铅膏的板栅形成正负极板，正负极板之间用隔膜分隔，正负极板焊接到相应的汇流排后通过极柱将电池电流与外部连接，电池盖将电池密封，防止电解液流出。传统铅酸电池的极板采用垂直的方式放置，使用过程中会出现电解液层化现象，即电解液浓度差的极化现象，这是电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。

为了解决以上问题，人们开发出了一种水平铅酸电池：极板为准双极结构，即在板栅的一边涂覆正极活性物为正极板，另一边涂覆负极活性物为负极板；双极板间用隔膜隔开，按照一定的位置水平交错叠放，然后安装压力框架固定，形成电池模块装入电池槽中，经铸焊后进行密封，然后经过灌酸、化成，最终制成水平电池。这种水平铅酸电池虽然解决了电解质层化现象，且内阻小、轻量化，单元格之间的串联由连接双极板的铅丝直接实现，无需焊接(传统单元格串联，先将上一单元的焊接成一体的正极引出端与下一单元的焊接成一体的负极引出端再通过焊接的方式成为一体，实现相邻单元格的串联)。

但是，对于铅酸电池来说，在发生电化学反应的过程中，正、负极活性物质会发生不同程度的体积膨胀，刺穿隔膜，与正极活性物接触短路，或者通过极板边缘缝隙使正、负极板相互接触而造成短路，导致电池失效。因此，防止电池活性物质的膨胀造成正、负极板接触短路，是提高水平铅酸电池使用寿命的有效手段。

以微晶石蜡作为填充物填充与正负极板周围，可在一定程度上达到避免短路的目的。但是，这种微晶蜡需要加热到90-120℃融化后迅速注入(这种微晶蜡在90℃以上才能保持液态)。此时不但电解液也会蒸发，而且由于电池整体温度较低，如果灌蜡通道受阻，受阻的部位石蜡会迅速凝固，极易造成同一电池极群内、极板的一侧间隙为石蜡填充，另一侧不能完全填充，其后果是：未填充的一侧，充放电循环时极板加速膨胀，接触短路反而提前发生。因此，该方案的实际应用效果很差。

专利申请CN2018216856114公开了一种防止极板膨胀短路的水平铅酸电池，通过在电池壳体上设置容置槽容置膨胀后的负极活性物质，减少正、负极短路现象的发生。当极板制造和组装精度足够高，极板膨胀的部分恰好伸进容置槽，这样可以延缓正负极板接触短路。但是，因为容置槽的空间有限，容置槽填满后，活性物质会从容置槽溢出，正负极板还会接触短路，无法杜绝；且如果极板制造和组装出现偏差，极板膨胀的部分没有进入容置槽，而是直接接触容置槽的平面，极板水平方向膨胀受阻，膨胀的部分将会向垂直方向伸长，则更易发生极板短路的情况。

因此，目前无论哪种工艺，都无法避免正、负极板的短路发生，需要进一步开发更适合的解决方案。

【发明内容】