本发明专利技术涉及一种耐酸铅电池，其所有电极的所有表面都处于高压下并且它们的周边由于坚固的单元壁的机械支撑而保持不变形，从而在放电过程中，在强弹性负载作用下，只有电极的厚度可膨胀，并在充电过程中恢复。压力为０．４９×１０↑［５］到９．８１×１０↑［５］Ｐａ（０．５到１０ｋｐ／ｃｍ↑［２］），可以通过隔离板或加到单元容器外侧的弹簧来获得这一压力，并且可通过改变这一压力来增加或减小容器。因为在高压下即使完全被腐蚀的铅导体也可用作导体，所以管式结构蓄电池可防止因泄漏而失去材料，并可获得长的使用寿命。坚实的外容器允许有高的液体压力，因而对密封单元也允许高的氧气溶解度和氧气复合。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及权利要求1、12、17、22的各前序部分的蓄电池。铅酸蓄电池中的电极是通过在导电铅栅格中填入活性铅材料而形成的。正电极材料命名为PAM，负电极材料命名为NAM。最常用的电极是那些具有被设计成栅格状的电导体的被称作“糊制”的极板，在正电极和负电极之间，或者说“极板”之间，放置着多孔隔离板。通常将几个正电极和负电极共同并联连接，形成“极板组”或单元。电流经过电极上部的导体从电极流过，电极的上部被熔成“棒状”，叫作接线片，它与所谓的引线端连接，通常把单元串联起来，形成高电压蓄电池。在放电过程中，在电极内将形成大量PbSO4，比Pb和PbO2多。在电极没有支撑的放电过程中，活性材料将会膨胀。如果不施加相反方向的弹性压力，这种体积的膨胀是持续的。每经过一次新的放电，都将引起一定量的体积增加，极板将会裂开，并且经过几次放电后，正电极(PAM)将会从电极、(栅格)中散落出来。负电极内不会发生腐蚀。这样只需中等强度的机械支撑就可得到几乎可逆的过程。在正的铅电极的栅格表面会形成PbO2。这样形成的PbO2所占的体积比形成这些PbO2以前的Pb所占的体积要大，从而腐蚀层会变形。在连续放电过程中，栅格表面的部分PbO2会掉下来，并且由于体积增大，将产生裂隙，更多的铅将会变为PbO2，最终会腐蚀掉栅格。经验表明电极表面的机械压力会提高使用寿命。从而带有所谓糊制极板的电池的电极间经常包括玻璃纤维，并且单元通过在单元的壁上加上机械压力，从而压力也被加到了电极表面而被装配成块。这种压力的维持是靠把组装配到承压单元容器或单元块容器(起始电池)中，而这些容器有足够强度来对抗体积的增加。为了获得长的使用寿命，在电池中为了加长放电时间而用的正极活性材料PAM具有高密度即低的多孔度，从而有较低的材料耗用率和较小的容积。在所谓的管式电池中，不象在糊制极板中，它的正电极的电导体由平行的被活性正极材料包着的铅棒组成，活性材料又被周围的多孔管机械支撑。管的材料通常由编织或纺织玻璃纤维组成。管的直径通常在8-10mm之间，限定着电极的宽度。这种正电极叫作“管式极板”。使用具有高多孔性，即低密度的有效物质从而达到好的有效物质利用率和长的使用寿命的玻璃纤维的管式电池的一个原因是由于玻璃棉纤维可弹性拉伸，从而允许有效物质在管内有一定程度的膨胀以及增加管的直径，在放电过程中，这可引起体积10％的增加。在充电过程中，编织玻璃棉纤维使正极有效物质的体积回到放电前的状态。然后在这过程中玻璃纤维的强度会降低。WO85/05227(Sundberg)提出了一种半管式器件，然而在所有方向都没有支撑，并且接线片也缺乏支撑。在糊制极板电池中，经常用作隔离板的相对较厚的压缩玻璃棉有一定的弹性作用。但在矩形容器电池中，这种施加到平板单元壁上的压力用来抵抗膨胀是不够的。电极上部和下部的自由体积可以有一定程度的膨胀，并且由于电极并没有被容器的壁整个支撑住，从而在宽度上也会有一定程度的增长。根据US-A-4 336314的电池具有矩形极板，但它在电极的上端和下端缺乏支撑。DE-2758288提出了一种密封氧气再化合单元，但没有提到电极端的支撑问题。在已知的电池中，单元基本上被整个包在塑料材料内，但平板壁的弹性不能提供足够的支撑(JP 59-98476和60-74360)。已知电池中的问题可以通过根据独立权利要求特征部分的特征来解决。根据本专利技术的铅电池有长的使用寿命，电极的所有外部表面都处于高的机械压力下，并且通过所有侧面的绝对支撑，电极的突出表面维持不变。下面将参照附图，以实施例的方式对本专利技术进行描述，其中附图说明图1示出了一个本专利技术的实施例，图2示出了一个带接线片的电极，图3示出了一个电极，并对细节部分进行了放大，图4示出了一个电极组，图5a，b和c示出了用于保护正电极材料的不同结构，图6示出了一个根据本专利技术的双单元电池，图7示出了有关矩形极板的原理，图8a，b和c示出了电池容器内的体积填充结构。图1示出了获得这种支撑的一个实例。为了获得不变的电极表面面积，图1中的电极1被安装在管状、恒定体积的容器8内，容器8通过单元容器(图1)或外容器(图6中的13)支撑电极周围(在第一方向，被定义为容器或槽的半径方向)。通过在电极表面(在第二方向，被定义为容器或槽的轴向)和电极组的恒定体积上施加高的机械压力，使用寿命将由于充电过程中的腐蚀受到控制而延长。较高的压力限制了放电深度。在放电过程中将形成硫酸铅，其体积比PbO2大得多。当正电极上的孔隙都被硫酸铅填满且膨胀由于外部反向压力而受阻时，就不再有电极液能扩散到电极中，放电也就停止了。用足够的压力和支撑，可以阻止膨胀并减少腐蚀。由于体积绝对不变，使用寿命可成倍增加。由于随着多孔活性材料的消耗，栅格体积有可能增加，所以正极铅栅格的腐蚀是不可避免的。然而压缩PbO2的导电率比多孔有效物质好得多，并且由栅格腐蚀形成的PbO2有高密度和良好的导电率大约是铅的1/10。已知完全腐蚀的铅会在管式蓄电池中隆起，当管内有高压时，它可在很多年内起电导体的作用，使蓄电池在不太高的负载下有很好的容量。同样，这些体积受控的蓄电池，其中整个组都处于高的机械压力下，达到了很长的使用寿命并且可以起到完全腐蚀的电导体和几千次的满容量放电的功能。另外，新的蓄电池可以不用铅栅格来制造。首先用薄铅片形成PAM，在这形成过程中铅已被腐蚀为PbO2。为了在制造过程中加工极板，可使用塑料栅格。在负极上使用塑料栅格早就是已知的了。只要电极表面的压力足够高从而在一次放电和接下来的充电后能恢复到原来的体积那么放电过程中可允许有效物质的少量膨胀而不影响材料的使用寿命。所以正电极表面的压力可以是有弹性的(弹簧式的运动)。如果没有这种膨胀，当有效物质中的孔隙被硫酸铅填充后，供给电极中活性材料的电解液将减少，从而容量将减少。在根据本专利技术的承压蓄电池中，有效物质在放电过程的膨胀和充电过程的收缩可由弹性隔离板或弹性部件，例如放置在单元或蓄电池中的橡皮密封垫，并且在电极表面施加压力而得到控制。这种作用已用弹性管在一些管式蓄电池中以及某种程度上用弹性隔离板在糊制蓄电池中实施，但是根据本专利技术，在一个固定不变的电极面结构中这种效果要好得多。放电过程中，活性物质的膨胀只允许在与电极表面垂直的方向进行(第二方向或轴向)，而在电极平面的方向则不允许(在第一方向或径向)。充电过程中，膨胀将回缩。用相对较厚的压缩玻璃棉制成的隔离板可以获得一定程度的弹性，这也是本专利技术的一部分。根据本专利技术，对于蓄电池糊制表面的高压力，普通玻璃棉的膨胀特性并不总是足够的，所以电极组上的额外弹性负载可能是必要的。为了完全地调节和限制放电，必须有高的电极表面压力，从0.5到10kp/cm2(0.49×105－9.81×105Pa)，或更高，由于体积增加的限制和因此引起的电解液供应的限制，电极表面的压力也将决定放电深度。压力受限于隔离板的折断承受力。采用弹簧来控制体积，可以通过采用不同弹簧常数和弹簧，很容易地根据应用来改变压力(想要的容量)。较小的压力导致较小的容量，但寿命更短。根据本专利技术，如果需要蓄电池有长的使用寿命机械压力，最好为0.98×105－9.81×105Pa，如果需要蓄电池有高容量，机械压力最好为0.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带容器的铅蓄电池，容器中包含至少一个平板形正电极一个平板形负电极，多层隔离板和硫酸，其特征在于：电极突出部分用其中包含容器壁在第一方向上支撑住的接线片的整个周边维持不变，所述的容器有足够的机械强度来对抗电极的压力，以及在与所述第一方向垂直的第二方向上有在循环工作过程中限制电极生长的装置。２．根据权利要求１的蓄电池，其特征在于：容器上带有安全阀，以防止过压。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧文尼尔森，厄里克桑伯格，
申请(专利权)人：动力系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。