[发明专利]一种内置超声波维护系统的超声波电池装置

说明书

本发明涉及一种内置超声波维护系统的超声波电池装置，包括电池外壳、正极组件、负极组件、隔离组件、超声波维护系统，超声波维护系统包括超声波振动元件、维护输入端口、渗透通道、排污输出端口等。超声波振动元件密封安装于正极组件或负极组件或隔离组件上，渗透通道设置于正极组件或负极组件或隔离组件上，维护输入端口设置于电池外壳顶面上，排污输出端口设置于电池外壳侧面下部上。本产品无需将电池从所应用的设备取下，便能按需、定时地对电池进行维护，延长电池使用寿命；在寒冷气候环境下，还可以利用其对电池进行升温，使电池可以正常充放电，而且可以在不拆解电池、不破坏电池的前提下，可以简单、方便地对电池换液的修复操作。

技术领域

本发明涉及蓄电池领域，特别是一种内置有超声波空化效应的蓄电池。

背景技术

铅酸电池，主要由电池壳体、正极板、负极板、隔板和电解液等构成，隔板插置于正极板与负极板之间，以防止正、负极板相互接触而发生短路，隔板上密布有无数的细小孔，这样既可以保证电解液的通过，又可以阻隔正、负极板之间的接触，起到控制电解液的反应速度，保护电池的作用。现有的铅酸电池，在电池使用一段时间后，在正极板、负极板、隔板的表面上都会附着有硫酸铅晶体，隔板上的硫酸铅晶体不断增多，会阻碍到电解液的通过；正极板、负极板的表面上覆盖的硫酸铅晶体不断增多，会影响到其与电解液之间的导电性。从而不论在隔板上的硫酸铅晶体，还是在正极板、负极板的硫酸铅晶体，都会影响到铅酸电池的蓄电性能、充放电性能。久而久之，就会导致铅酸蓄电池无法蓄电和充放电。

此外，在铅酸蓄电池充放电过程，存在电化学极化和浓差极化，大电流充放电主要受浓差极化的影响。铅酸蓄电池工作温度降至0℃以下充电，在充电初始负极板会发生严重的浓差极化，使电池充电接受能力被限制，进而造成电池充、放电随着温度的降低而明显减少。当环境温度降至0℃以下，温度每降低10℃，内阻约增大15％左右，因为硫酸溶液粘度变大，所以增大了硫酸溶液电阻，而加重了电极极化影响。蓄电池容量会明显减小。目前，铅酸蓄电池在低温环境下应用，还没有很好的电池升温解决办法。

锂离子电池主要由正极（LiMn2O4材料）、负极（石墨材料）、电解质与隔膜片材构成。在电源给电池充电时，正极上的电子从通过外部电路跑到负极上，锂离子从正极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜片材上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的电子结合在一起。在电池放电时，负极上的电子从通过外部电路跑到正极上，锂离子从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜片材上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，与早就跑过来的电子结合在一起。锂离子首先会从正极出发，经过电解质后抵达负极，而在电池首次充放电池，电极与液态电解质之间会形成固态电解质特性的钝化层，其名为固态电解质界面（SEI）。SEI 拥有双重身分，为电子绝缘体同时也是锂离子的优良导体，而该薄膜可保护电池、避免发生有害反应，并让锂离子在电极跟电解质之间来回穿梭，对锂离子电池性能来说，SEI可说是关键要点，若SEI性能不佳，电池会存有许多问题。一旦SEI开始衰退，成堆问题便接踵而来，像是在多次充放电或者多快速充电之后，锂电极就容易沉积不均匀并长出结晶，这些锂金属结晶会对锂离子移动构造遮挡，影响锂离子的移动，进而造成电池容量损失、充放电效率降低，或者是，随着锂金属结晶的不断增长，会刺穿隔膜片材，使正、负极短路，最终导致电池起火。

另外，锂离子电池的工作环境温度为0-40℃，当环境温度低于0℃后，隔膜片材上的毛细孔，也俗称“小洞”，因热胀冷缩的原理而收缩变小，令锂离子较难或无法穿过隔膜片材，锂离子在电解液中也容易发生凝结，移动起较慢，造成锂离子电池无法正常充、放电，整体性能就会下降。因而，如何在寒冷气候环境保证锂离子电池正常充、放电，也是亟待解决的技术问题。

在现阶的铅酸蓄电池、锂离子电池应用过程中，当它们分别出现了前面所述问题的时候，铅酸蓄电池普遍采用将电池壳体切割开，将正极板、负极板、隔板等从电池壳体内取出，利用清洗液、清洗工具，清除掉正极板、负极板、隔板上附着的硫酸铅晶体；完毕后，再正极板、负极板、隔板安装回电池壳体，并密封焊接好切割的位置，往电池中添补上新的电解液即完成修复。而对于锂离子电池，目前完全没有可以修复的手段，只能当废品整体报废处理掉。