[发明专利]铅酸蓄电池和铅酸蓄电池组

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池，特别是涉及铅酸蓄电池和铅酸蓄电池组。

背景技术

铅酸蓄电池自1859年由法国人普兰特(planté)发明至今，已经有150多年的历史，其间经历过多次重大改进。技术进步和其固有的电化学系统特性，使其已具有了相对较好的性价比、稳定性和安全性，并成为目前全球应用最广、市场份额最大的二次电池，广泛应用在交通、通讯基站、储能、牵引等领域。然而，随着近年相关行业的发展、新兴产业的兴起，现有铅酸蓄电池的性能，例如比能量、比功率、使用寿命等，被期望达到更好、更高的水平。因此，在铅酸蓄电池现有技术和应用的基础上，升级铅酸蓄电池性能，如比能量、比功率、使用寿命等，同时做好相关的环保工作，有利于更好地促进全球经济发展和社会进步。

目前，铅酸蓄电池按电池或电极的构造特征，一般有平面板栅式铅酸蓄电池、卷绕式铅酸蓄电池、管式铅酸蓄电池、双极式铅酸蓄电池、泡沫板栅铅酸蓄电池、超级电容器铅酸蓄电池、铅碳电池等。铅酸蓄电池较多见的是以蓄电池组的形式进行生产和应用。现行应用中，平面板栅式铅酸蓄电池制造工艺相对简单，但是产品比能量相对较低、深放电和大电流放电能力相对较差、循环使用寿命相对较短；管式铅酸蓄电池的深放电能力和电池寿命相对有所提高，但是其正、负极制备工艺兼容性较差，因而工艺较复杂，且其电池比能量和大电流放电能力仍不够理想；卷绕式铅酸蓄电池在电池的寿命、比能量、大电流放电能力等方面均有相对较好的提高，但是该产品对制作工艺控制要求高、设备成本贵，且形成电池组时，其圆柱状单电池外型使得整个电池组的体积比能量也变得较低；双极式铅酸蓄电池、泡沫板栅铅酸蓄电池由于其所使用的电极集流体材料自身固有的较难克服的缺点，如钝化、量产困难等问题，使其多年以来至今基本仍停留在实验室阶段；超级电容器铅酸蓄电池或铅碳电池，虽然在高倍率部分荷电状态(HRPSoC)下的模拟应用已获得较好的结果报道，如大电流充放电性能、循环寿命方面，但是存在电容器电极与电池电极兼容制造、使用上的困难、电池热失控问题，这使其较难被推广适用于众多其它应用场合。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种铅酸蓄电池，它可以明显提高铅酸蓄电池的比能量、深放电、大电流放电能力、循环使用寿命等性能，并有利于降低超级电容器铅酸蓄电池其电容器电极与电池电极制备和使用上的困难，防止或减轻电池热失控。

为解决上述技术问题，本发明的铅酸蓄电池，包括正电极、负电极、电池壳、电流汇流体，正电极和负电极的物理形状为柱条状，正电极柱条和负电极柱条相互平行且彼此邻靠或嵌套排布，正电极柱条和负电极柱条之间设置有隔板，隔板防止正、负极之间电流短路但允许电解液自由扩散和离子迁移；正电极柱条和负电极柱条各自包括有活性物质和电流集流体，所述集流体本身至少有一部分设置在活性物质内部或表面，集流体一端与活性物质导电性接触或结合，另一端与所述汇流体、或电池间连接体或电池输出端点中的至少一种导电性连接。其中所述集流体另一端与电池输出端点的导电性连接包括所述集流体的另一端与电池输出端子相连接或直接作为电池输出端。

所述正电极、负电极柱条的径向横截面形状包括：单边形、多边形、圆形、椭圆形、螺旋形、环形中的一种或多种。其中，多边形的边可以是直边、弧形边或不规则形，每条边的类型和长度可以相同，也可以不同。所述环形包括圆环形、三角形环形、方形环形、六边形环型、椭圆环形或其它多边形环形中的一种或多种。

正电极、负电极的径向横截面形状可以相同，也可以不同。径向横截面是指垂直于电极柱条轴向的截面。

所述正电极柱条、负电极柱条的上、下部分直径可以相同，也可以不同。电极柱条在轴向方向的长度以及在径向方向的尺寸均≧1nm。

所述电极排布形成阵列，所有正电极或所有负电极形成的阵列其排列花样包括但不限于：x边形(x≥1)、圆形、椭圆、螺旋形、环或多重环形，其中的一种或多种；x边形的边包括：直边、曲边、不规则边，其中的一种或多种。x边形的各边类型彼此相同或不相同，各边长度相同或不相同。

所述电极阵列中，每一个正极柱条周围邻靠着或内部嵌入排布着的负极柱条的数目，与每一个负极柱条周围邻靠或内部嵌入排布着的正极柱条数目可以相等，也可以不相等。

所述活性物质可以采用蓄电池中常用的活性物质，其状态不限，例如可以是粉末、膏状、固化状态或胶体等状态。