[发明专利]蓄电池极板压实形成的笼形组合体

说明书

本发明总的说来涉及铅酸蓄电池，特别是涉及密封式铅酸蓄电池（SLAB）、重组体（recombinant）和阀调节式铅酸蓄电池（VRLAB）。更具体地说，本发明涉及蓄电池在其整个使用期间保持其极板与隔板紧密接触的整套装置。

铅酸蓄电池组电池通常由一个或多个正极板和一个或多个负极板组成，正负极板交替配置，毗邻的各对极板之间有一个隔板。正极板的有效成分是二氧化铅，负极板的有效成分是海绵状铅。隔板采用多种材料。目前，隔板一般由吸水性玻璃纤维材料组成的可压实垫板或海绵体制成。这种吸水性玻璃垫（AGM）在正负极板之间不仅起电绝缘的作用，而且还吸收和含有电池工作需要的酸电解液（H₂SO₄+H₂O）。

为使毗邻的各正负极板彼此紧靠在一起，各极板和隔板装配成使各极板直立，在蓄电池的池壁之间压实。这种配置方式使各隔板处于压实状态。AGM被压实时吸收更多的电解液。每一种AGM都有特定的压实范围，在该压实范围内会吸收最大量的电解液。通常，AGM是在加上电解液之前压实的。除溢流重组式蓄电池外，配备AGM的SLAB中的全部电解液通常都包含在AGM和极板的孔隙中。

AGM隔板压实到最恰当的情况时，不仅可以增加电解液的吸收量，而且还可以使各隔板与其毗邻的各极板良好接触。特别重要的一点是，每一个隔板都要与各毗邻极板的整个表面部位完全接触。极板与隔板的这种接触在各极板之间形成了离子通过隔板的导电通路。

据发现，极板表面与隔板无论任何原因引起的不接触，都会使电池的性能即刻变坏，寿命缩短。发生这种不接触之后，蓄电池的放电容量会下降，蓄电池极板单位平方英寸表面积输出的电流值减小，内电阻增加。这种不接触情况在对铅酸蓄电池特别是密封VRLAB进行再充电时过于频繁。铅酸蓄电池在再充电过程中产生气体。特别是在每个电池电压超过2.35伏时更是如此，而这个电压级正是铅酸蓄电池完全充电所必须达到的电压级。

由于VRLAB是密封的，因而蓄电池外壳将再充电过程中产生的气体围困在外壳中，除安全阀外，这些气体要逸出都没门儿。气体体积增加，促使蓄电池外壳内气体的压力增加。气体压力增加，即使增加到低于安全阀释放所需要的压力，也会使蓄电池外壳膨胀。这种膨胀往往使极板表面与隔板表面不接触。而这个不接触会使电池性能即刻变坏，寿命缩短。

为防止外壳膨胀，人们进行了种种尝试。这些尝试包括：在蓄电池外壳上加肋条或把壳壁加厚等。然而这些尝试并不能彻底解决问题，而且它们还给蓄电池增加不必要的重量和造价。

蓄电池外壳膨胀并不是产生气体所引起的唯一问题。气泡在直立的各极板之间浮现，与极板上的活性材料接触。这一接触使极板表面附近的活性材料变形而松弛。这个变形可能使活性材料成片剥落，并使其掉进各极板之间或与气流一起上升。这会使各极板之间短路。此外，活性材料脱落还会产生振动载荷和冲击载荷。

电解液会沉积在各直立的AGM内。硫酸（H₂SO₄）的比重比水（H₂O）大，因而随着时间的推移会沉积到直立的AGM底部。这种沉积会使直立的AGM下面部分的比重比同一AGM的上面部分大。当AGM上面部分中酸的浓度变得过低时，电池在该部位的电阻增加，从而使电池导电能力更大的部位更容易放电。这使导电能力更大的部位中的糊状电解质不均匀且过量放电。电解质沉积在各AGM中时电池容量总的减小了。

本发明解决上述问题的办法是公开一种能使电池在蓄电池组中保持一个整体的装置。更具体地说，该装置是通过使经压实的电池组合体在蓄电池外壳膨胀时保持压实状态来保持整体性的。本发明特别适用于重组体铅酸蓄电池，且可与任何电压或数量的电池配用。实践证明，这类电池中如果选择如美国专利4，865，933中公开的蓄电池极板和铅板元件配用，则效果特别好，这里也把该美国专利包括进去以供参考。

本发明总的说来是在压实作用下将蓄电池极板和隔板组成的组合体结合在一起，实质上使经结合的组合体与外壳膨胀隔离开来。这样，作用到组合体上的压实力，再加上组合体完全不能相对于四周围的外壳运动，使组合体能抗衡自身的解体。

在本发明的最佳形式中，各极板和隔板横向或竖向堆置装配，再将形成的堆积体适当结合在一起，扣紧压实堆积体。然后不断施加压实力，将处于压实状态的组合体锁定住或用任何其它方法使压实状态永久保持下来。