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一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄 电池

阅读：390发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，包括极柱、安全阀、电池盖、电池槽、正极板、负极板、隔板纸、电解液，其特征在于，所述正极板和负极板均为形成式极板，由纯铅板通过特定的充放电制度形成致密、不易脱落的活性物质，所述电解液中添加有特殊添加剂，早期辅助正负极活性物质快速生成，所述隔板纸为橡胶隔板，遇电解液后自动膨胀。本发明不需要浇注板栅，不需要填涂活性物质，不需要极板固化，大大简化了生产流程，缩短生产周期，减少了能耗和环境污染，同时蓄电池的大电流放电性能及寿命均有很大幅度提升。，下面是一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，包括极柱、安全阀、电池盖、电池槽、正极板、负极板、隔板纸、电解液，其特征在于：所述正极板和负极板均为形成式极板，所述形成式极板由纯铅板通过电化学腐蚀形成。
2.根据权利要求1所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：所述形成式极板由纯铅板通过特定的充放电制度形成，所述特定的充放电制度是采用早期小电流、过度放电和反向充电相结合的充电方式。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：所述纯铅板的厚度为0.05 0.5mm，由纯铅带冲裁而成，厚度优选为0.1 0.2mm。
~ ~
4.根据权利要求1-2任一项所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：
所述新型蓄电池的隔板纸为橡胶隔板，所述橡胶隔板的材质为橡胶加气相SiO2粉末，所述橡胶隔板能防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸。
5.根据权利要求4所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：微细橡胶粉70~80%、气相SiO2粉4~8%、粘接剂PTFE乳液10~20%、造孔剂Na2CO3 3~5%,各组分的总和为100%。
6.根据权利要求5所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：
所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：粒度0.075mm的微细橡胶粉75%、气相SiO2粉6%、粘接剂PTFE乳液15%、造孔剂Na2CO3 4%。
7.根据权利要求5所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：
所述橡胶隔板的制作方法：
B1、按橡胶隔板的重量百分比准备好各组分原料；
B2、将气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂预先混合充分，得到气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，待用；
B3、将微细橡胶粉放入搅拌锅中，开启搅拌浆，加入气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，加入时间为2 3 min，边加入边搅拌，混合均匀；
~
B4、接着缓缓加入PTFE乳液，加入时间为4-5 min，加入后再充分搅拌15 20 min；
~
B5、将混合好的物料压制成片，然后放入60 80℃的烘箱烘烤8 10h，即可制成所述橡胶~ ~
隔板。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：所述新型蓄电池的电解液为稀硫酸，所述电解液中添加有特殊添加剂，所述特殊添加剂为硫酸钠、磷酸、双氧水。
9.根据权利要求8所述的一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，其特征在于：所述硫酸钠的添加量为电解液总重量的0.3 0.8%，所述磷酸的添加量为电解液总重量~
的0.5 1%，所述双氧水的添加量为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的添加量为电解液~ ~
总重量的1 5%。
~

说明书全文

一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄 电池

技术领域

[0001] 本发明属于电池技术领域，具体涉及一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池。

背景技术

[0002] 蓄电池一般由极柱、安全阀、电池盖、电池槽、正极板、负极板、隔板纸、电解液构成，现有的电池槽、电池盖是通过环氧树脂胶或热封粘接，正极板、负极板的制作是先通过浇注板栅，再将磨好的铅粉加入添加剂混合后填涂到板栅上，通过50 60小时固化后才制成~极板，生产周期长、工序多、能耗大、而且污染也较大。蓄电池的隔板采用AGM玻璃纤维或PE、PP片状隔板，电解液为普通稀硫酸电解液，存在硫酸铅枝晶易穿透隔板的缺点，电池大电流放电性能较差。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了缩短生产周期、降低生产成本、提高使用寿命，提供一种简化生产流程、更节能、更环保的新型蓄电池。

[0004] 本发明是通过以下技术方案予以实现的：一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，包括极柱、安全阀、电池盖、电池槽、正极板、负极板、隔板纸、电解液，其特征在于，所述正极板和负极板均为形成式极板，所述形成式极板由纯铅板通过电化学腐蚀形成。

[0005] 进一步的，所述形成式极板由纯铅板通过特定的充放电制度形成，所述特定的充放电制度是采用早期小电流、过度放电和反向充电相结合的充电方式。

[0006] 进一步的，所述特定的充放电制度包括以下步骤：A1、将纯铅通过浇铸或冲裁的方式制作成纯铅板，然后将纯铅板组装成纯铅板蓄电池，将纯铅板蓄电池放入充电槽内，将纯铅板蓄电池的正极、负极分别与充放电机的正负板相连；
A2、将电解液灌入到纯铅板蓄电池内，静置0.3 0.8h；
~
A3、采用0.12 0.15A/cm2小电流充电，充电时间1 16h；
~ ~
A4、以0.2 0.3A/ cm2电流放电，放电时间2.5 3.5 h；
~ ~
A5、重复上述步骤A3、步骤A4三次，然后以0.2 0.25A/cm2电流充电，充电时间14 18 h；
~ ~
A6、将充电机设置成反充模式，以0.1 0.15A/ cm2小电流反向充电，充电时间16 20 h；
~ ~
2
A7、以0.2 0.25A/ cm电流正向充电，充电时间20 24 h；
~ ~
A8、重复步骤A6、步骤A7三次，充电结束。

[0007] 优选的，所述纯铅板的厚度为0.05 0.5mm，由纯铅带冲裁而成，厚度优选为0.1~ ~0.2mm。

[0008] 优选的，所述新型蓄电池的隔板纸为橡胶隔板，所述橡胶隔板的材质为橡胶加气相SiO2粉末，所述橡胶隔板遇电解液后自动膨胀，能防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸。

[0009] 进一步的，所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：微细橡胶粉70 80%、气相~SiO2粉4~8%、粘接剂PTFE乳液10~20%、造孔剂Na2CO3 3~5%,各组分的总和为100%。

[0010] 优选的，所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：粒度0.075mm的微细橡胶粉75%、气相SiO2粉6%、粘接剂PTFE乳液15%、造孔剂Na2CO3 4%。

[0011] 进一步的，所述橡胶隔板的制作方法：B1、按橡胶隔板的重量百分比准备好各组分原料；
B2、将气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂预先混合充分，得到气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，待用；
B3、将微细橡胶粉放入搅拌锅中，开启搅拌浆，加入气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，加入时间为2 3 min，边加入边搅拌，混合均匀；
~
B4、接着缓缓加入PTFE乳液，加入时间为4-5 min，加入后再充分搅拌15 20 min；
~
B5、将混合好的物料压制成片，然后放入60 80℃的烘箱烘烤8 10h，即可制成所述橡胶~ ~
隔板。

[0012] 优选的，所述新型蓄电池的电解液为稀硫酸，所述电解液中添加有特殊添加剂，所述特殊添加剂为硫酸钠、磷酸、双氧水。

[0013] 进一步的，所述硫酸钠的添加量为电解液总重量的0.3 0.8%，所述磷酸的添加量~为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的添加量为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的~ ~
添加量为电解液总重量的1 5%。
~

[0014] 本发明的正负极板的材质均为纯铅，均是由铅块辊压成一定厚度的铅带后压制剪切成极板基体，组装成电池后加入电解液，与硫酸发生化学反应，生成PbSO4，在特定的充放电制度下，充电状态下，正极形成PbO2，负极形成海绵状的Pb，放电转态下，正负极都又转化为PbSO4，经过反复的充放电，在极板基体的表面就形成了非常致密、活性非常好、不易脱落的活性物质。

[0015] 所述特定的充放电制度为早期小电流、过度放电和反向充电相结合的充放电方式，在未加入电解液之前，正负极板只是一块薄的铅板基体，没有活性物质，接触到电解液后，与硫酸反应生成PbSO4，由于所生成PbSO4的量非常少，所以早期只能用小电流对电池进行充电，使其已生成的PbSO4快速转化成正负极活性物质。由于极板基体与硫酸的反应所生成的PbSO4的量是有限的，所以充放电中期采用过度放电和反向充电的方式，过度放电是使充电时所产生的正极活性物质PbO2和负极海绵状的Pb完全转化为PbSO4，反向充电的目的是让极板基体进一步的生成过多的PbSO4，这样每次充电时所生成的正极活性物质PbO2和负极海绵状的Pb就会多，并且一次比一次多，这样的充放电制度可以缩短充电时间。

[0016] 所述电解液中加入特殊添加剂：硫酸钠、磷酸、双氧水，硫酸钠能为放电时提供所2-
需的SO4 根离子，磷酸可防止颗粒PbSO4枝晶的生长，双氧水能辅助早期活性物质的生成。

[0017] 所述隔板纸材质为橡胶加气相SiO2粉末，具有高孔率、小孔径的特性，防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸，遇电解液后自动膨胀，使得整个电池始终处于一种紧装配状态，防止活性物质的脱落。

[0018] 本发明将用辊压成一定厚度的铅带模切成规定尺寸的正负极板基体，组装电池加入电解液后，通过特定的充放电制度使极板基体表面生成致密、活性好、不易脱落的活性物质，使得极板的比表面积比较大，所提供的电流密度也比较大。本发明不需要浇注板栅，不需要填涂活性物质，不需要极板固化，大大简化了生产流程，缩短了生产周期，减少了极板制作过程中的能耗和环境污染，有效防止极板活性物质的脱落，极板的比表面积比较大，对蓄电池的大电流放电性能及寿命均有很大幅度的提升，适用于工业生产，极大地降低了能耗和生产成本。附图说明

[0019] 图1为本发明的结构示意图。

[0020] 附图中，1：极柱， 2：安全阀， 3：电池盖， 4：电池槽， 5：负极板， 6：隔板纸，7：正极板， 8：电解液。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0022] 实施例1如图1所示，一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，包括极柱1、安全阀2、电池盖3、电池槽4、正极板5、负极板6、隔板纸7、电解液8，所述电池槽4的顶部设有电池盖3，电池盖3与电池槽4通过热封或胶封的方式连接，所述电池槽4内部安装有正极板5、隔板纸
6、负极板7，所述正极板5、负极板7分别与正极极柱1、负极极柱1相连，所述隔板纸6位于正极板5与负极板7之间，所述电池盖3上安装有安全阀2，所述电池槽4内盛有电解液8。

[0023] 所述正极板和负极板均为形成式极板，所述形成式极板由纯铅板通过电化学腐蚀形成。所述纯铅板是指纯度为99.99%的1＃电解铅，不含钙、锡、铝、铈等成分。优选的，所述纯铅板的厚度为0.05 0.5mm，由纯铅带冲裁而成，厚度优选为0.1 0.2mm。~ ~

[0024] 本实施例中，所述形成式极板是由纯铅板通过特定的充放电制度形成。所述特定的充放电制度为早期小电流、过度放电和反向充电相结合的充放电方式，所述小电流按照正极板面积0.12 0.15A/cm2计算充电的电流，过度放电电流按照正极板面积0.2 0.5A/cm2~ ~计算，反向充电电流正极板面积0.1 0.15A/cm2计算。
~

[0025] 所述特定的充放电制度包括以下步骤：A1、将纯铅通过浇铸或冲裁的方式制作成纯铅板，然后将纯铅板组装成纯铅板蓄电池，将纯铅板蓄电池放入充电槽内，将纯铅板蓄电池的正极、负极分别与充放电机的正负板相连；
A2、将电解液灌入到纯铅板蓄电池内，静置0.3 0.8h，其中，所述电解液为密度1.02~ ~
1.15g/cm3的稀硫酸；
A3、采用0.12 0.15A/cm2小电流充电，充电时间1 16h；
~ ~
A4、以0.2 0.3A/ cm2电流放电，放电时间2.5 3.5 h；
~ ~
2
A5、重复上述步骤A3、步骤A4三次，然后以0.2 0.25A/cm电流充电，充电时间14 18 h；
~ ~
A6、将充电机设置成反充模式，以0.1 0.15A/ cm2小电流反向充电，充电时间16 20 h；
~ ~
A7、以0.2 0.25A/ cm2电流正向充电，充电时间20 24 h；
~ ~
A8、重复步骤A6、步骤A7三次，充电结束。

[0026] 所述新型蓄电池的隔板纸采用橡胶隔板，所述橡胶隔板的材质为橡胶加气相SiO2粉末，具有高孔率、小孔径的特性，防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸，遇电解液后自动膨胀，使得整个电池始终处于一种紧装配状态，防止活性物质的脱落。所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：微细橡胶粉70~80%、气相SiO2粉4~8%、粘接剂PTFE乳液10~20%、造孔剂Na2CO3 3 5%,各组分的总和为100%。其中，PTFE乳液的含量为60%。
~

[0027] 优选的，所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：粒度0.075mm的微细橡胶粉75%、气相SiO2粉6%、粘接剂PTFE乳液15%、造孔剂Na2CO3 4%。

[0028] 所述橡胶隔板的制作方法，包括以下步骤：B1、按橡胶隔板配方的重量百分比准备好各组分原料；
B2、将气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂预先混合充分，得到气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，待用；
B3、将微细橡胶粉放入搅拌锅中，开启搅拌浆，加入气相SiO2粉和Na2CO3造孔剂混合粉，加入时间为2 3 min，边加入边搅拌，混合均匀；
~
B4、接着缓缓加入PTFE乳液，加入时间为4-5 min，加入后再充分搅拌15 20 min；
~
B5、将混合好的物料压制成片，然后放入60 80℃的烘箱烘烤8 10h，即可制成所述橡胶~ ~
隔板。

[0029] 所述新型蓄电池的电解液为1.02 1.15g/cm3稀硫酸，所述电解液中添加有特殊添~加剂，所述特殊添加剂为硫酸钠、磷酸、双氧水。其中，所述硫酸钠的添加量为电解液总重量的0.3 0.8%，所述磷酸的添加量为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的添加量为电解液~ ~
总重量的0.5 1%，所述双氧水的添加量为电解液总重量的1 5%。硫酸钠能为放电时提供所~ ~
需的SO42-根离子，磷酸可防止大颗粒PbSO4枝晶的生长，双氧水能辅助早期活性物质的生成。

[0030] 所述正极板5和负极板7是由铅带后压制剪切成的纯铅板，组装成电池后加入电解液，与硫酸发生化学反应，生成PbSO4，采用特定的充放电制度，充电状态下，正极形成PbO2，负极形成海绵状的Pb，放电转态下，正负极都又转化为PbSO4，经过反复的充放电，在极板基体的表面就形成了非常致密、活性非常好、不易脱落的活性物质。

[0031] 性能对比将上述形成式极板、带特殊添加剂的电解液、橡胶隔板组装成12V20Ah的新型蓄电池，与普通极板组装后12V20Ah蓄电池进行性能对比测试，其结果如下：
从上表可以看出，形成式极板12V20Ah的新型蓄电池与普通的12V20Ah蓄电池的容量、放电时间、比能量均差不多，但10hr循环寿命显著提高，由原先的300次提高到400多次，而且本发明不需要浇注板栅，不需要填涂活性物质，不需要极板固化，大大简化了生产流程，缩短了生产周期，减少了极板制作过程中的能耗和环境污染，极大地降低了能耗和生产成本。

[0032] 实施例2本实施例中，蓄电池的结构与实施例1相同。所采用的隔板也为橡胶隔板，与实施例1相同。所述橡胶隔板的材质为橡胶加气相SiO2粉末，具有高孔率、小孔径的特性，防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸，遇电解液后自动膨胀，使得整个电池始终处于一种紧装配状态，防止活性物质的脱落。所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：微细橡胶粉70~80%、气相SiO2粉
4 8%、粘接剂PTFE乳液10 20%、造孔剂Na2CO3 3 5%,各组分的总和为100%。
~ ~ ~

[0033] 所采用电解液与实施例1相同，所述电解液为1.02 1.15g/cm3稀硫酸，在电解液中~添加有特殊添加剂，所述特殊添加剂为硫酸钠、磷酸、双氧水。其中，所述硫酸钠的添加量为电解液总重量的0.3 0.8%，所述磷酸的添加量为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的添~ ~
加量为电解液总重量的0.5 1%。
~

[0034] 其不同之外在于，所述正极板和负极板通过电化学腐蚀形成“形成式极板”的方式不一样：所述正极板和负极板由纯铅块辊压成一定厚度的铅带后压制剪切而成的极板基体，所述纯铅块的材质为纯度99.99%的1＃电解铅，不含钙、锡、铝、铈等成分。所述极板基体的厚度为0.05 0.5mm，由纯铅带冲裁而成，厚度优选为0.1 0.2mm。将正极板和负极板置入一个~ ~
装满电解液溶液的容器中，所述电解液中有硫酸钠、磷酸、双氧水，在保证电解液富余的情况下反复的充放电，使极板基体表面产生活性物质，得到形成式极板，再将形成式极板装入电池槽内按照常规的充放电方式进行充电，此种方式也可以制作的蓄电池容量合格，但循环寿命远低于实施例1的蓄电池。

[0035] 性能对比将上述形成式极板组装成12V17Ah的新型蓄电池，与普通极板组装后12V17Ah蓄电池进行性能对比测试，其结果如下：
从上可以看出，形成式极板组装的12V17Ah新型蓄电池与普通极板组装的12V17Ah蓄电池的容量、放电时间、比能量均差不多，但10hr循环寿命显著提高，由原先的300次提高到
400多次，自放电也显著减少，而且本发明不需要浇注板栅，不需要填涂活性物质，不需要极板固化，大大简化了生产流程，缩短了生产周期，减少了极板制作过程中的能耗和环境污染，极大地降低了能耗和生产成本。

[0036] 实施例3本实施例中，蓄电池的结构与实施例1相同。所采用的隔板也为橡胶隔板，与实施例1相同。所述橡胶隔板的材质为橡胶加气相SiO2粉末，具有高孔率、小孔径的特性，防止硫酸铅枝晶穿透隔板纸，遇电解液后自动膨胀，使得整个电池始终处于一种紧装配状态，防止活性物质的脱落。所述橡胶隔板由以下重量百分比的组分构成：微细橡胶粉70~80%、气相SiO2粉
4 8%、粘接剂PTFE乳液10 20%、造孔剂Na2CO3 3 5%,各组分的总和为100%。
~ ~ ~

[0037] 所采用电解液与实施例1相同，所述电解液为1.02 1.15g/cm3稀硫酸，在电解液中~添加有特殊添加剂，所述特殊添加剂为硫酸钠、磷酸、双氧水。其中，所述硫酸钠的添加量为电解液总重量的0.3 0.8%，所述磷酸的添加量为电解液总重量的0.5 1%，所述双氧水的添~ ~
加量为电解液总重量的0.5 1%。
~

[0038] 其不同之外在于，所述正极板和负极板通过电化学腐蚀形成“形成式极板”的方式不一样：所述正极板和负极板由纯铅带压制剪切而成的极板基体，所述纯铅带的材质为纯度
99.99%的1＃电解铅，不含钙、锡、铝、铈等成分。所述极板基体的厚度为0.05 0.5mm，由纯铅~
带冲裁而成，厚度优选为0.1 0.2mm。将混合特殊添加剂的正负极活性物质浆料喷涂或者是~
拉浆的方法粘在极板基体的表面，干燥后得到形成式极板，然后将形成式极板组装成电池，此种方法制成的电池，初容量比实例1和实例2的电池均要高，但循环寿命低于实例1中的电池。

[0039] 作为优选，实施例1的电池由于始终处于一种紧装配的转态，充放电过程所生成的正负极活性物质均为致密、不易脱落的活性非常好的物质，而实例2中的极板活性物质不是在紧装配的情况下所生成的活性物质，所以蓄电池的寿命远远低于实例1中的蓄电池。

[0040] 本发明提供了一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池，具体实施该发明的技术方案很多，以上所述实施例仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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一种长寿命、低能耗、高效率、低成本的新型蓄电池

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