[发明专利]电动道路车辆用排气式防酸隔爆铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及电动道路车辆（电动汽车、电动三轮车、叉车、旅游观光车、警务巡逻车等）用高比能量、深循环长寿命、能快速充电的排气式防酸隔爆铅酸蓄电池的设计制造方法，特别是对2-24V的整体蓄电池组的每个2V单体电池的充放电状态及温度的变化能进行适时监控，使用中无酸雾腐蚀，不污染环境，遇外部明火不会引起电池爆炸。

背景技术

铅酸蓄电池是一类安全性高，电性能稳定，制造成本低，应用领域广泛，可低成本再生利用的“资源循环型”能源产品。近十多年来，随着世界能源经济的发展和人民生活水平的日益提高，铅酸蓄电池的应用领域在不断地扩展，市场需求量也大幅度的升长。在二次电源中，铅酸蓄电池已占有85%以上的市场份额，随着人类对太阳能、风能、地热能、潮汐能等自然能源的开发利用和电动道路车辆产业的发展，铅酸蓄电池作为不消耗地球资源的“绿色”产业，将面临着广阔的发展空间。新能源电动道路车辆的快速发展，大大促进了蓄电池的研究开发，新能源电动道路车辆要求蓄电池具有大容量——满足行驶里程多、高功率——满足启动加速快和爬坡能力强、充电时间短——快速补充能量、监测维护方便、绿色环保无污染和深循环长寿命，铅酸蓄电池的性能要完全达到这些要求，目前成了新能源电动车辆研究开发广泛应用的最大难题。

目前所使用的电动道路车辆用排气式铅酸蓄电池，需求量最大的为电动三轮车用蓄电池。到目前为止，我国电动三轮车的保有量早已超过1000万辆，每辆车配4-6只12V100Ah蓄电池，相当于年消耗铅酸蓄电池5000万只左右。其中，除少部分电动三轮车使用阀控式密封铅酸蓄电池外，绝大部分都使用排气式管式铅酸蓄电池，这种电池的结构如图2所示。负极板25使用以铅为主的活性物质铅膏填涂于铅合金板栅上，再经过固化和干燥处理，制成负生极板。管式正极板24的制造方法如图5所示，首先使用铅合金铸造正板栅51，然后将涤纶排管52套在正板栅51上，再采用震动“灌粉法”将铅粉装填到套在正板栅51上的涤纶排管52中，最后用塑料堵头53封堵下端，必须再经过浸酸、固化和干燥处理，才能制成正生极板58。这种正负生极板必须再经过化成后才能制成正极板24和负极板25。正负极板与隔板26（PE隔板、PVC隔板、PP隔板或橡胶隔板）交互重叠在一起形成极群，同一极群的管式正极板耳通过正汇流排27与正极柱31或正偏极柱30相连接，负极板耳通过负汇流排28与负偏极柱29或负极柱相连接，组成一个单体电池极群组，再将6个这种极群组按要求分别插入同一电池槽21的6个单格内，再将相邻两格的正偏极柱和负偏极柱用气焊法或穿壁焊法焊接在一起，就形成一个未封盖的12V半成品电池，然后再将电池盖22用热封法与电池槽21熔接在一起，正极柱穿过图3A和图3B所示的电池盖上的正铅套35的中心孔，负极柱穿过负铅套36的中心孔，使用气体焊接法将负端柱32、负铅套36和负极柱焊接在一起，再将正极柱31、正铅套35和正端柱焊接在一起，通过排气塞孔37加入硫酸电解液，安装好排气塞23，就制成了一只目前大量使用的12V电动三轮车用排气式管式铅酸蓄电池。这种蓄电池在过充电时，正极板上产生氧气，负极板上产生氢气，氢氧气体穿过排气塞中与大气相通的小孔携带着硫酸酸雾直接排入空气中，既污染了环境，又严重腐蚀车辆设备，在使用过程中同时还造成电解液中的水大量损失，就需要适时打开排气塞给蓄电池补加水。

这种排气式铅酸蓄电池所使用的电池盖设计简单，其结构如图3A和3B所示。图3B显示电池盖下部结构，图3A显示电池盖上部表面的结构。这种12V电池盖上只有一个正铅套35的中心孔和一个负铅套36的中心孔，它的6个2V单体电池之间的连接靠左右偏极柱用气体焊接法或穿壁焊熔接在一起。再将上述未封盖的12V半成品蓄电池的电池槽和电池盖送入热封机，使用热熔接法将电池槽盖熔接在一起。各个2V单体电池间的连接极柱完全被封闭在电池内部，不能伸出到电池盖上部表面。只有正端极柱能穿过正铅套35的中心孔、负端极柱能穿过负铅套36的中心孔伸出电池盖上表面。因此，这种排气式铅酸蓄电池的电压和温度只能以一个12V整体蓄电池进行监测和控制。对于6个2V单体电池的充放电状态及温度变化情况实施单独监测和控制完全是不可能的！因此，这种蓄电池要用于电动道路车辆，它的故障发生就难于预测和克服，其可靠性极差，故障率很高。