БИПОЛЯРНАЯ СВИНЦОВО-КИСЛОТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 2021 года по МПК H01M10/14 H01M10/18 H01M2/02 H01M2/12 

Настоящее изобретение относится к технической области аккумуляторных батарей, а именно к биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее и, в частности, к биполярной свинцово-кислотной батарее с воздухораспределительной камерой, имеющей внутри общее давление.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Конструкция биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи включает положительную пластину, множество биполярных пластин, отрицательную пластину, сепаратор, электролит, резервуар аккумуляторной батареи и крышку аккумуляторной батареи и т.д. При этом биполярные пластины образованы посредством биполярной подложки с покрытием из паст для положительной и отрицательной пластин на ее обеих сторонах, соответственно. Благодаря такой конструкции биполярных пластин, улучшается коэффициент использования свинцовой пасты, и может быть обеспечена высокая удельная энергия аккумуляторной батареи.

Заявитель разработал биполярную свинцово-кислотную аккумуляторную батарею и подал заявку на патент Китая (заявка № 201710179695.8 и публикация № CN106876804A). Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея содержит корпус с верхним отверстием и верхней крышкой, присоединенной к верхней части указанного корпуса, причем верхняя крышка имеет полость. Корпус снабжен биполярными пластинами, расположенными параллельно, а внутренняя полость корпуса посредством биполярных пластин разделена на некоторое количество плоских прямоугольных отделений; причем в указанном отделении расположен плоский элемент аккумуляторной батареи, а верхнее отверстие корпуса снабжено пластиной крышки, при этом нижняя сторона пластины крышки с уплотнением присоединена к биполярной пластине, а верхняя сторона пластины крышки с уплотнением присоединена к верхней крышке. Полость верхней крышки разделена на воздушные камеры, количество которых равно количеству отделений, которые также являются независимыми друг от друга. Несколько воздушных камер поодиночке соответствуют нескольким отделениям и сообщаются друг с другом через сквозное отверстие, образованное в пластине крышки. Каждая из воздушных камер соединена с обратным клапаном. В свинцово-кислотной аккумуляторной батарее каждое отделение соединено с независимой воздушной камерой таким образом, что каждое отделение имеет независимый выпускной путь для того, чтобы исключить микрокороткие замыкания и саморазряд, вызываемые просачиванием электролита, что может обеспечивать нормальную эксплуатацию этой аккумуляторной батареи и улучшать ее производительность.

Однако в упомянутой выше аккумуляторной батарее элементы аккумуляторной батареи, расположенные в каждом отделении, осуществляют выпуск через воздушную камеру и обратный клапан, соединенный с этой воздушной камерой, то есть элементы аккумуляторной батареи в каждом отделении полностью разделены таким образом, что внутренняя полость каждого элемента аккумуляторной батареи наполнена электролитом и предрасположена к недопустимому внутреннему давлению после зарядки. Недопустимое внутреннее давление будет разрушать конструкцию аккумуляторной батареи и вызывать снижение ее производительности, что в конечном итоге влияет на ее срок службы.

С этой целью специалисты в данной области техники также сконструировали биполярную аккумуляторную батарею, которая автоматически уравновешивает внутренние давления одиночных элементов и совместно использует предохранительный клапан (заявка № 03133542.X; публикация № CN1220289C). Биполярная аккумуляторная батарея состоит из среднего одиночного элемента, бокового одиночного элемента, предохранительного клапана, мембраны и других конструкций. Средний одиночный элемент состоит из каркаса, биполярной подложки, положительной пластины и отрицательной пластины. Биполярная подложка закреплена на каркасе, при этом на одной стороне этой биполярной подложки закреплена положительная пластина, а на другой стороне биполярной подложки закреплена отрицательная пластина. В верхней части биполярной подложки предусмотрено сквозное отверстие, соединяющее все внутренние полости среднего одиночного элемента и боковых одиночных элементов. Сквозные отверстия заданы на прижимной пластине снаружи боковых одиночных элементов, а также обеспечены предохранительные клапаны таким образом, что внутренние полости всех одиночных элементов в аккумуляторной батарее соединены с этими предохранительными клапанами на стороне аккумуляторной батареи через несколько сквозных отверстия для совместного использования одного предохранительного клапана, что делает внутреннее давление каждого из одиночных элементов внутри аккумуляторной батареи согласованным и обеспечивает срок службы этой батареи.

Однако во время процесса внутреннего формирования аккумуляторной батареи смонтированная батарея должна быть наполнена электролитом и заряжена. Внутренние камеры отдельных одиночных элементов в упомянутой выше биполярной батарее полностью соединены через сквозные отверстия, и, в таком случае, при выполнении внутреннего формирования легко вызвать внутреннее короткое замыкание и серьезно повлиять на внутренне формирование этой аккумуляторной батареи, что в конечном итоге приводит к неудаче в изготовлении этой батареи.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в предложении биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи с учетом предшествующего уровня техники. Техническая задача, подлежащая решению, заключается в том, как увеличить срок службы свинцово-кислотной аккумуляторной батареи исходя из предпосылок, что такая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея может быть успешно изготовлена.

Цель настоящего изобретения может быть достигнута посредством следующих технических решений:

Предложена биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, содержащая корпус с расположенной внутри полостью батареи и множество одиночных элементов, обеспеченных в полости батареи, причем каждый из указанных одиночных элементов может иметь внутреннюю полость, в которую может быть введен электролит, а внутренние полости одиночных элементов являются независимыми друг от друга. Корпус дополнительно может иметь множество воздухораспределительных камер, которые находятся во взаимно однозначном соответствии с внутренними полостями одиночных элементов, причем указанное множество воздухораспределительных камер обеспечено над полостью батареи, а корпус также может иметь камеру общего давления. Все указанные воздухораспределительные камеры сообщаются с камерой общего давления через вентиляционные каналы, соответственно.

В биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее внутренняя полость каждого одиночного элемента может сообщаться с одинаковой камерой общего давления последовательно через воздухораспределительную камеру и вентиляционный канал, то есть, внутренние полости нескольких одиночных элементов соединены для того, чтобы избегать повреждения внутренней конструкции аккумуляторной батареи вследствие недопустимых внутренних давлений отдельных элементов, что обеспечивает нормальную эксплуатацию этой батареи. В то же время, внутренние полости отдельных элементов в биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее являются независимыми друг от друга. Во время процесса внутреннего формирования наполнение внутренних полостей отдельных элементов электролитом также может препятствовать просачиванию электролита из одного отдельного элемента в другой, что может приводить к короткому замыканию. Даже во время процесса зарядки электролит будет подниматься вверх вследствие расширения и сжатия электродной пластины, при этом электролит в каждом одиночном элементе все еще разделен в каждой воздухораспределительной камере, и не будет происходить короткое замыкание, что обеспечивает нормальную эксплуатацию этой батареи и продлевает ее срок службы. То есть, такая биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея достигает технической цели, заключающейся в создании общего давления в воздухораспределительной камере.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее камера общего давления может быть расположена над воздухораспределительными камерами, а вентиляционные каналы соединены с нижней частью камеры общего давления, соответственно. Газ, создаваемый в одиночном элементе, поднимается естественным образом, а камера общего давления расположена над каждой воздухораспределительной камерой, что может обеспечивать равномерное поступление этого газа в камеру общего давления для достижения общего давления в каждом одиночном элементе, избегая такой ситуации, в которой внутренняя конструкция этой аккумуляторной батареи разрушается вследствие недопустимого внутреннего давления одиночного элемента, и обеспечивая нормальную эксплуатацию этой батареи.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее все вентиляционные каналы воздухораспределительных камер соединены с зонтичными колпачками воздушного отверстия, выполненными из изоляционного материала. Поскольку аккумуляторная батарея будет саморазряжаться, когда не находится в использовании, такая компоновка зонтичных колпачков воздушного отверстия может изолировать отдельные одиночные элементы в том случае, когда эта батарея не используется, для того, чтобы избегать появления взаимодействия саморазряда, происходящего между смежными элементами, приводящего к увеличению тока саморазряда, причем для улучшения изоляционных характеристик между одиночными элементами используют зонтичный колпачок воздушного отверстия таким образом, чтобы избегать соединения одиночного элемента с камерой общего давления, вызывающего чрезмерно высокий ток саморазряда между одиночными элементами, что обеспечивает срок службы этой батареи.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее зонтичный колпачок воздушного отверстия может содержать соединительную часть цилиндрической формы, при этом верхний конец соединительной части согнут наружу с образованием кольцеобразной зонтичной части, корпус расположен на верхнем конце вентиляционных каналов и имеет цилиндрическую выпускную часть, выступающую вверх, а соединительная часть вставлена в указанную выпускную часть или соединена с ней.

Внутренняя полость, воздухораспределительная камера и камера общего давления одиночного элемента находятся в сообщающемся состоянии. После испарения электролита в одиночном элементе в камеру общего давления, образовавшиеся в результате охлаждения небольшие капли воды будут стекать на наружную поверхность зонтичного колпачка воздушного отверстия и в нижнюю поверхность камеры общего давления, так что ток саморазряда между отдельными элементами будет слишком большим. Верхний конец зонтичного колпачка воздушного отверстия может быть согнут с образованием кольцевой зонтичной части, то есть, между зонтичной частью и соединительной частью расположена вогнутая кольцевая канавка, при этом посредством этой вогнутой кольцевой канавки небольшие капли воды блокируются на наружной поверхности зонтичного колпачка воздушного отверстия и в нижней части камеры общего давления, а сам зонтичный колпачок воздушного отверстия выполнен из изоляционного материала, поэтому кольцеобразная зонтичная часть может обеспечивать электрическое экранирование между двумя смежными вентиляционными каналами, избегая явления саморазряда аккумуляторной батареи и не воздействуя на нормальный выпуск в вентиляционных каналах.

Для дополнительного препятствования проливу электролита в камеру общего давления и избегания просачивания электролита из одного одиночного элемента в другой, а также короткого замыкания, на верхнем конце вентиляционного канала выполнена цилиндрическая выпускная часть, выступающая вверх, проходящая в камеру общего давления и расположенная выше нижней поверхности камеры общего давления.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее одиночный элемент может содержать кольцеобразное уплотнительное резиновое кольцо и расположенные последовательно положительную пластину, сепаратор и отрицательную пластину, причем положительная пластина и отрицательная пластина на одной стороне, противоположной сепаратору, могут быть снабжены подложками, между наружными краями этих двух подложек может быть присоединено уплотнительное резиновое кольцо, а между указанными двумя подложками и уплотнительным резиновым кольцом образуется уплотнение. Внутренняя полость одиночного элемента может быть расположена в уплотнительном резиновом кольце, при этом уплотнительное резиновое кольцо снабжено множеством сквозных отверстий для осуществления сообщения внутренней полости с воздухораспределительной камерой. Такая компоновка может обеспечивать независимость друг от друга отдельных элементов, а также может лучше избегать коротких замыканий во время формирования.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее одиночный элемент дополнительно может содержать мембрану, выполненную из изоляционного материала и расположенную между двумя подложками. Обеспечение мембраны, выполненной из изоляционного материала, в каждом одиночном элементе может эффективно препятствовать явлению микрокороткого замыкания, которое возникает во время зарядки и разрядки аккумуляторной батареи, и может обеспечивать срок службы этой батареи.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее мембрана может иметь форму квадратного кольца, а подложки и сепаратор могут иметь квадратную форму. Мембрана имеет наружную длину не меньше длины подложек, мембрана имеет наружную ширину не меньше ширины подложек, мембрана имеет внутреннюю длину меньше длины сепаратора, мембрана имеет внутреннюю ширину меньше ширины сепаратора. Четыре периферийных края подложек могут выступать от электродов, при этом для того, чтобы избегать электронного обмена между краями подложек во время процессов зарядки и разрядки, приводящего к коротким замыканиям между электродами в середине подложек, между наружными краями этих подложек предусмотрена мембрана. Внутренняя длина и внутренняя ширина этой мембраны меньше длины и ширины сепаратора таким образом, что во время процесса реакции каждый одиночный элемент будет подвергаться ионному обмену, происходящему через сепаратор.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее мембрана может иметь множество ребер в середине. Компоновка этих ребер может обеспечивать то, что сама мембрана не является легко деформируемой.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее корпус может содержать ящик батареи, крышку воздушной камеры, среднюю крышку воздушной камеры и крышку камеры общего давления, которые соединены снизу вверх. Камера батареи может быть расположена в ящике батареи, между крышкой воздушной камеры и средней крышкой воздушной камеры может быть образовано указанное множество воздухораспределительных камер. Между средней крышкой воздушной камеры и крышкой камеры общего давления может быть образована камера общего давления. Верхняя часть корпуса разделена на трехслойную структуру таким образом, что при производстве аккумуляторной батареи сначала монтируют крышку воздушной камеры и среднюю крышку воздушной камеры, наполняют электролитом, который вводят в процессе формирования батареи. После завершения формирования накачивают кислоту и добавляют зонтичный колпачок воздушного отверстия. Затем устанавливают крышку камеры общего давления и предохранительный клапан, который может соединять камеру общего давления с наружной частью корпуса, и аккумуляторная батарея завершена.

В упомянутой выше биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее крышка воздушной камеры может содержать нижнюю пластину и множество перегородок, закрепленных вертикально на верхней стороне нижней пластины. Перегородки могут быть расположены чередующимся образом, а упомянутые выше воздухораспределительные камеры могут быть разделены между этими перегородками. Нижняя сторона средней крышки воздушной камеры может упираться в верхние концы перегородок, и может быть образовано уплотнение. На средней крышке воздушной камеры могут быть предусмотрены вентиляционные каналы. Несколько воздухораспределительных камер разделены посредством установленного вертикально сепаратора таким образом, что каждая воздухораспределительная камера может иметь соответствующий одиночный элемент.

По сравнению с предшествующим уровнем техники указанная биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея может иметь следующие преимущества:

1. Благодаря размещению камеры общего давления внутреннее давление отдельных элементов в этой аккумуляторной батарее является согласованным, что обеспечивает конструкцию и баланс реакции между одиночными элементами в батарее, а также обеспечивает нормальную эксплуатацию этой батареи.

2. Установка мембраны может эффективно препятствовать перемещению электролита через сепаратор во время ионного обмена, происходящего между положительной и отрицательной пластинами в одиночном элементе, который приводит к микрокороткому замыканию батареи, что также обеспечивает успешное производство и нормальную эксплуатацию этой батареи.

3. Каждый одиночный элемент посредством кольцеобразного уплотнительного резинового кольца уплотнен с образованием отдельного целого, что может не только обеспечивать независимость для каждого одиночного элемента, но также способствует установке корпуса.

4. В соединение между воздухораспределительной камерой и камерой общего давления помещен зонтичный колпачок воздушного отверстия, выполненный из изоляционного материала, что может эффективно избегать явления саморазряда аккумуляторной батареи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан схематичный вид в разрезе биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан частичный увеличенный вид части А по фиг. 1 биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 показан схематичный покомпонентный вид корпуса биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 4 показан схематичный вид конструкции биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи с открытой крышкой камеры общего давления в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 показано схематическое представление конструкции биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи, оборудованной крышкой воздушной камеры, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 6 показано схематическое представление конструкции, в которой множество одиночных элементов в этой биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее последовательно размещены друг над другом, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 7 показано схематическое представление в разрезе множества одиночных элементов в этой биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее после последовательного размещения друг над другом в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 8 показано схематическое структурное представление в разрезе множества одиночных элементов в этой биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 9 показан частичный увеличенный вид части В по фиг. 8 биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 10 показан частичный увеличенный вид части С по фиг. 7 биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 11 показан схематичный вид конструкции уплотнительного резинового кольца в биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 12 показан частичный увеличенный вид части D по фиг. 11 настоящей биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 13 показано схематическое представление конструкции мембраны в согласно варианту 1 осуществления биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 14 показан схематичный вид трехмерной конструкции по фиг. 13 в биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 15 показано схематическое представление конструкции в разрезе по линии А-А по фиг. 13 в биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 16 показано схематическое представление конструкции мембраны в согласно варианту 2 осуществления биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 17 показано схематическое представление конструкции мембраны в согласно варианту 3 осуществления биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 18 показано схематическое структурное представление зонтичного колпачка воздушного отверстия биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 19 показано схематическое структурное представление в разрезе зонтичного колпачка воздушного отверстия согласно варианту 4 осуществления биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 20 показано схематическое структурное представление в разрезе предохранительного клапана согласно варианту 5 осуществления биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в соответствии с настоящим изобретением.

На чертежах:

1 - корпус; 11 - ящик батареи; 11а - полость батареи; 12 - крышка воздушной камеры; 12а - воздухораспределительная камера; 12b - нижняя пластина; 12с - перегородка; 12d - отверстие для заглушки; 13 - средняя крышка воздушной камеры; 13а - вентиляционный канал; 13b - выпускная часть; 13с - установочная канавка; 14 - крышка камеры общего давления; 14а - камера общего давления; 14b - выпускное отверстие; 14с - закрепленное седло; 14d - соединительная стойка; 14е - установочная поверхность;

2 - одиночный элемент; 21 - внутренняя полость; 22 - положительная пластина; 23 - сепаратор; 24 - отрицательная пластина; 25 - биполярная подложка; 26 электродная подложка;

3 - предохранительный клапан;

4 - уплотнительное резиновое кольцо; 41 - часть заглушки; 41а - сквозное отверстие;

5 - мембрана; 51 - ребро; 52 - фиксирующая пластина; 53 - установочная пластина; 53а - сообщающееся отверстие; 54 - соединительная пластина;

6 - зонтичный колпачок воздушного отверстия; 61 - соединительная часть; 62 - зонтичная часть; 62а - зонтичный край; 63 - кольцевая канавка; 63а - нижняя часть канавки; 64 - V-образная канавка;

7 - колпачок;

8 - крышка воздушного клапана; 81 - воздуховыпускное отверстие.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже описаны технические решения в соответствии с настоящим изобретением со ссылкой на конкретные варианты осуществления и сопутствующие чертежи, но настоящее изобретение не ограничено этими вариантами осуществления.

Вариант 1 осуществления

Как показано на фиг. 1 и 2, биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея может содержать корпус 1 с расположенной внутри полостью 11а батареи и множество одиночных элементов 2, обеспеченных в полости 11а батареи, и предохранительный клапан 3, присоединенный к наружной части корпуса 1. В том числе, процессы реакции, происходящие в указанном множестве одиночных элементов 2, расположенных в полости 11а батареи, являются независимыми, при этом каждый одиночный элемент 2 может иметь внутреннюю полость 21 для введения электролита, а внутренние полости 21 нескольких одиночных элементов 2 являются независимыми друг от друга. Корпус 1 также может быть снабжен множеством независимых воздухораспределительных камер 12а, расположенных над камерой 11а батареи. Количество воздухораспределительных камер 12а и одиночных элементов 2 одинаково, и указанное множество воздухораспределительных камер 12а находится во взаимно однозначном соответствии со внутренними полостями 21 указанного множества отдельных элементов 2. Корпус 1 также может быть снабжен камерой 14а общего давления, расположенной над воздухораспределительными камерами 12а. Указанное множество воздухораспределительных камер 12а может сообщаться с нижней частью камеры 14а общего давления через вентиляционные каналы 13а, соответственно. Предохранительный клапан 3 может быть присоединен к выпускному отверстию 14b камеры 14а общего давления.

В частности, как показано на фиг. 1,2 и 3, корпус 1 может содержать ящик 11 батареи, крышку 12 воздушной камеры, среднюю крышку 13 воздушной камеры и крышку 14 камеры общего давления, которые соединены снизу вверх. Верхняя сторона ящика 11 батареи может быть углублена с образованием упомянутой выше полости 11а батареи, а крышка 12 воздушной камеры может быть герметично присоединена к отверстию в верхнем конце ящика 11 батареи. Здесь ящик 11 батареи может быть образован посредством сращивания нескольких концевых пластин.

Как показано на фиг. 2 и 5, крышка 12 воздушной камеры может содержать нижнюю пластину 12b и множество перегородок 12с, закрепленных вертикально на верхней стороне нижней пластины 12b, причем указанное множество перегородок 12с могут быть расположены чередующимся образом по горизонтальным и вертикальным направлениям, а множество воздухораспределительных камер 12а, имеющих прямоугольную форму, могут быть разделены между этими перегородками 12с. Все воздухораспределительные камеры 12а могут быть открыты на верхней стороне. Как показано на фиг. 2 и 4, нижняя сторона средней крышки 13 воздушной камеры может упираться в верхние концы указанного множества перегородок 12с, и может быть образовано уплотнение, при этом вентиляционные каналы 13а каждой из воздухораспределительных камер 12а могут проходить через среднюю крышку 13 воздушной камеры. Вентиляционные каналы 13а могут быть соединены с множеством зонтичных колпачков 6 воздушного отверстия, выполненных из изоляционного кислотостойкого материала. Как показано на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 4 и фиг. 18, зонтичный колпачок 6 воздушного отверстия может содержать соединительную часть 61 цилиндрической формы, при этом верхний конец соединительной части 61 может быть согнут наружу с образованием кольцеобразного зонтичного края 62. Между зонтичным краем 62 и соединительной частью 61 может быть образована вогнутая кольцевая канавка 63, а нижняя часть 63а кольцевой канавки 63 может представлять собой плоскую поверхность и может быть расположена над зонтичным краем 62а. Корпус 1 может быть расположен на верхнем конце вентиляционного канала 13а и может иметь цилиндрическую выпускную часть 13b, выступающую вверх. Выпускная часть 13b может быть объединена с средней крышкой 13 воздушной камеры. Соединительная часть 51 зонтичного колпачка 6 воздушного отверстия может быть вставлена в выпускную часть 13b или соединена с ней, при этом указанные две части могут быть закреплены посредством связующего или плотной посадки или т.п. Верхняя поверхность средней крышки 13 воздушной камеры может быть снабжена установочной канавкой 13с, при этом нижний конец крышки 14 камеры общего давления вставлен в установочную канавку 13с. Нижняя сторона крышки 14 камеры общего давления может быть вставлен в установочную канавку 13с и с уплотнением присоединена к верхней стороне средней крышки 13 воздушной камеры посредством уплотнительного материала. Между средней крышкой 13 воздушной камеры и крышкой 14 камеры общего давления может быть образована камера 14а общего давления. Верхняя часть камеры 14а общего давления, то есть, крышка 14 камеры общего давления по всей толщине может быть снабжена выпускным отверстием 14b. Предохранительный клапан 3 может быть с уплотнением присоединен к выпускному отверстию 14b. В этом варианте осуществления предохранительный клапан может представлять собой обычный предохранительный клапан, доступный на рынке.

Как показано на фиг. 5, 6, 7, 8, 9 и 10, одиночные элементы 2 в полости 11а батареи могут быть один за другим соединены параллельно, при этом каждый из этих одиночных элементов может содержать положительную пластину 22, сепаратор 23 и отрицательную пластину 24, каждая из которых имеет квадратную форму, которые помещены последовательно друг над другом. Положительная пластина 22 и отрицательная пластина 24 могут быть снабжены подложкой на стороне, противоположной по отношению к сепаратору 23, соответственно. Здесь сепаратор 23 может представлять собой бумажный AGM сепаратор, при этом между положительной пластиной 22 и отрицательной пластиной 24 могут быть предусмотрены два или более бумажных AGM сепаратора. В этом варианте осуществления между этими двумя подложками также может быть предусмотрена мембрана 5, выполненная из изоляционного и кислотостойкого материала. Сепараторы 23 представляют собой две части. Положительная пластина 22 и отрицательная пластина 24 могут быть расположены снаружи двух частей сепараторов 23, соответственно. Между двумя сепараторами может быть обеспечена мембрана 5.

В этом варианте осуществления длина и ширина подложки могут быть больше длины и ширины положительной пластины 22 и отрицательной пластины 24, при этом края вокруг подложки могут проходить за наружные края положительной пластины 22 и отрицательной пластины 24.

Как показано на фиг. 9, 10, 13, 14 и 15, мембрана 5 может иметь рамку квадратной формы, а также может содержать фиксирующую пластину 52 и установочную пластину 53, расположенные параллельно. Фиксирующая пластина 52 и установочная пластина 53 могут быть соединены вместе посредством соединительной пластины 54. Установочная пластина 53 может быть снабжена сообщающимся отверстием 53а, через которое проходит электролит. Между наружными краями двух подложек может быть предусмотрена фиксирующая пластина 52, а между двумя сепараторами 23 может быть предусмотрена установочная пластина 53. Наружный размер мембраны 5 может быть больше или равен наружному размеру подложки, то есть, наружный размер фиксирующей пластины 52, по существу, тот же что и у подложки. Для того, чтобы в процессе зарядки и разрядки избегать электронного обмена, происходящего между краями подложки и вызывающего короткое замыкание электродов в середине подложки, между наружными краями подложек предусмотрена мембрана 5. Внутренний размер мембраны 5 может быть меньше размера сепаратора 23, то есть, внутренний размер установочной пластины 53 может быть меньше наружного размера сепаратора таким образом, что во время реакции каждый одиночный элемент 2 будет подвергаться ионному обмену, происходящему через сепаратор 23.

Между наружными краями двух подложек также расположено уплотнительное резиновое кольцо 4, имеющее форму квадратного кольца и с уплотнением присоединенное так, как показано на фиг. 11 и 12. Уплотнительное резиновое кольцо 4 может представлять собой объединенную конструкцию. Упомянутая выше внутренняя полость 21 может быть образована между двумя подложками и уплотнительным резиновым кольцом 4, то есть, каждый одиночный элемент 2 может иметь на себе уплотнительное резиновое кольцо. Как показано на фиг. 8 и 9, одиночные элементы 2 расположены на самой удаленной от середины стороне. Подложка на стороне отрицательной пластины 24 может представлять собой электродную подложку 26, а подложка на стороне положительной пластины 22, представляет собой биполярную подложку 25. Другая сторона биполярной подложки 25 может представлять собой отрицательную пластину 24. Положительная пластина 22, биполярная подложка 25 и отрицательная пластина 24 могут образовывать биполярную электродную пластину. Другие одиночные элементы 2, расположенные в середине, представляют собой биполярные подложки 25 на обоих сторонах положительной пластины 22 и отрицательной пластины 24, как показано на фиг. 7 и 10.

Как показано на фиг. 3, 5 и 6, нижняя пластина 12b крышки 12 воздушной камеры может быть снабжена множеством отверстий 12d для заглушки, расположенных на верхней части каждого одиночного элемента 2, при этом отверстия 12d для заглушки могут обеспечивать возможность сообщения полости 11a батареи с воздушными камерами 12a по одной. Верхняя часть уплотнительного резинового кольца 4 может иметь часть 41 заглушки, выступающую вверх. Часть 41 заглушки может быть соответственно вставлена в отверстие 12d для заглушки и с возможностью уплотнения соединена с нижней пластиной 12b. Часть 31 заглушки по всей толщине может быть снабжена сквозным отверстием 41а, которое может осуществлять сообщение внутренней полости 21 одиночного элемента 2 с воздухораспределительной камерой 12а.

В биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее внутренняя полость 21 каждого одиночного элемента 2 может быть с уплотнением соединена с одинаковой камерой 14а общего давления через сквозное отверстие 41а, воздухораспределительную камеру 12а и вентиляционный канал 13а на уплотнительном резиновом кольце 4. То есть, внутренние полости 21 указанного множества одиночных элементов 2 могут сообщаться друг с другом для того, чтобы избегать ситуации, в которой внутренняя конструкция аккумуляторной батареи будет разрушена вследствие несоответствия внутреннего давления каждого одиночного элемента 2. В то же время, внутренние полости 21 отдельных одиночных элементов 2 в биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее могут быть независимы друг от друга. Во время формирования наполнение электролитом внутренних полостей 21 отдельных элементов 2 также может сохранять относительное разделение между электролитами в отдельных одиночных элементах 2 даже в процессе зарядки вследствие расширения и сжатия электродной пластины и явления подъема вверх электролита, при этом электролит в каждом одиночном элементе 2 будет все еще разделен в каждой воздухораспределительной камере 12а без короткого замыкания.

Вариант 2 осуществления

Техническое решение в соответствии с этим вариантом осуществления является по существу тем же, что и в варианте 1 осуществления, за исключением следующего:

Уплотнительное резиновое кольцо 4 может содержать разделенную конструкцию, а также может быть соединено как одно целое при помощи соединения посредством связующего или т.п. Как показано на фиг. 14, мембрана 5 может быть снабжена множеством расположенных горизонтально ребер 51 в середине для того, чтобы увеличивать прочность самой мембраны 5 таким образом, что ее не будет возможно легко деформировать, что обеспечивает ее изоляционный эффект между двумя биполярными подложками 25.

Вариант 3 осуществления

Техническое решение в соответствии с этим вариантом осуществления является по существу тем же, что и в варианте 1 осуществления, за исключением следующего:

Как показано на фиг. 15, мембрана 5 может быть снабжена множеством ребер 51, расположенных поочередно в горизонтальном направлении и вертикальном направлении, что используется для увеличения прочности мембраны 5 и затрудняет ее деформацию таким образом, чтобы обеспечивать ее изоляционный эффект между электродной подложкой 26 и биполярной подложкой 25, а также между двумя биполярными подложками 25.

Вариант 4 осуществления

Техническое решение в соответствии с этим вариантом осуществления является по существу тем же, что и в варианте 1 осуществления, за исключением следующего:

Как показано на фиг. 19, зонтичный колпачок 6 воздушного отверстия может содержать соединительную часть 61 цилиндрической формы, при этом верхний конец соединительной части 61 может быть согнут наружу с образованием кольцеобразной зонтичной части 62, а между зонтичной частью 62 и соединительной частью 61 может быть образована вогнутая кольцевая канавка 63. В этом варианте осуществления кольцевая канавка 63 может представлять собой V-образную канавку 64. После установки зонтичного колпачка 6 воздушного отверстия в выпускную часть 13b зонтичный край 62а может находиться ниже нижней части V-образной канавки 64. Благодаря такой компоновке можно избегать испарения электролита и входа небольших капель воды в V-образную канавку 64 в холодных условиях окружающей среды таким образом, что эти небольшие капли воды на наружной поверхности зонтичного колпачка воздушного отверстия и на нижней части камеры 14а общего давления разделены V-образной канавкой 64, так что через кольцевую зонтичную часть может быть успешно выполнено электрическое экранирование между двумя смежными вентиляционными каналами 13а, тем самым избегая явления саморазряда аккумуляторной батареи и не влияя на нормальный выпуск в вентиляционных каналах 13а.

Вариант 5 осуществления

Техническое решение в соответствии с этим вариантом осуществления является по существу тем же, что и в варианте 1 осуществления, за исключением следующего:

Как показано на фиг. 3 и 20, в этом варианте осуществления предохранительный клапан может содержать цилиндрическое закрепленное седло 14с, предусмотренное на крышке 14 камеры общего давления, соединительную стойку 14d, предусмотренную на закрепленном седле 14с, и колпачок 7, соединенный с соединительной стойкой 14d, а крышка 8 воздушного клапана неподвижно соединена с крышкой 14 камеры общего давления. Закрепленное седло 14с может выступать от нижней поверхности крышки 14 камеры общего давления, при этом закрепленное седло 14с может иметь установочную поверхность 14е, расположенную ниже верхней поверхности крышки 14 камеры общего давления. На закрепленном седле 14с может быть предусмотрена соединительная стойка 14d, выступающая от внутренней нижней поверхности закрепленного седла 14с. Выпускное отверстие 14b может проходить через соединительную стойку 14d в осевом направлении; высота соединительной стойки 14d может быть ниже высоты закрепленного седла 14с. Выпускное отверстие 14b может сообщаться с внутренней полостью закрепленного седла 14с. В этом варианте осуществления соединительная стойка 14d, закрепленное седло 14с и крышка 14 камеры общего давления могут представлять собой объединенную конструкцию. Колпачок 7 может быть выполнен из упругого резинового материала. Колпачок 7 может иметь отверстие цилиндрической формы с одним концом. Колпачок 7 может быть надет на верхний конец соединительной стойки 14d и плотно посажен на нее. Крышка 8 воздушного клапана может быть выполнена в форме пластины. Крышка 8 воздушного клапана может быть снабжена двумя воздуховыпускными отверстиями 81, может быть неподвижно присоединена к крышке 14 камеры общего давления, а нижняя поверхность крышки 8 воздушного клапана может упираться в установочную поверхность 14е закрепленного седла 14с. Верхняя поверхность крышки 8 воздушного клапана может быть расположена на одном уровне с верхней поверхностью крышки 14 камеры общего давления или ниже нее. Один конец двух воздуховыпускных отверстий 81 в крышке воздушного клапана может сообщаться с внутренней полостью закрепленного седла 14с, а другой конец может соединен с окружающей средой. Когда давление в камере 14а общего давления слишком высоко, камера 14а общего давления прижимает колпачок 7 через выпускное отверстие 14b. Колпачок 7 может расширяться таким образом, что образует зазор с соединительной стойкой 14d, и воздух поступает в закрепленное седло 14с через этот зазор во внутреннюю полость закрепленного седла 14с, затем выпускается через воздуховыпускное отверстие 81 в крышке 8 воздушного клапана таким образом, что давление в камере 14а общего давления находится в безопасном состоянии.

Конкретные варианты осуществления, описанные в настоящем документе, представляют собой только иллюстрации сущности настоящего изобретения. Специалист в данной области техники, к которой относится настоящее изобретения, может выполнить различные модификации или дополнения к описанным конкретным вариантам осуществления или аналогичным образом осуществить замены, но это не будет отклоняться от сущности настоящего изобретения или выходить за пределы определения прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батарее и, в частности, к биполярной свинцово-кислотной батарее с воздухораспределительной камерой, имеющей внутри общее давление. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея содержит корпус (1) с расположенной внутри полостью (11а) батареи и множество одиночных элементов (2), обеспеченных в полости (11а) батареи, причем каждый из указанных одиночных элементов (2) имеет внутреннюю полость (21) для введения электролита, внутренняя полость (21) каждого одиночного элемента (2) является независимой друг от друга, корпус (1) имеет множество воздухораспределительных камер (12а), сообщающихся с внутренней полостью (21) каждого из указанных одиночных элементов (2) во взаимно однозначном соответствии и расположенных над полостью (11а) батареи, при этом корпус (1) дополнительно имеет камеру (14а) общего давления, а воздухораспределительные камеры (12а) сообщаются с камерой (14а) общего давления через вентиляционные каналы (13а), соответственно. Увеличение срока службы биполярной свинцово-кислотной аккумуляторной батареи является техническим результатом изобретения. 10 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, содержащая корпус (1) с расположенной внутри полостью (11а) батареи и множество одиночных элементов (2), обеспеченных в полости (11а) батареи, причем каждый из указанных одиночных элементов (2) имеет внутреннюю полость (21) для введения электролита, причем внутренняя полость (21) каждого из указанных одиночных элементов (2) является независимой друг от друга, корпус (1) имеет множество воздухораспределительных камер (12а), сообщающихся с внутренней полостью (21) каждого из указанных одиночных элементов (2) во взаимно однозначном соответствии и расположенных над полостью (11а) батареи, при этом корпус (1) дополнительно имеет камеру (14а) общего давления, а все указанные воздухораспределительные камеры (12а) сообщаются с камерой (14а) общего давления через вентиляционные каналы (13а), соответственно.

2. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 1, в которой камера (14а) общего давления расположена над воздухораспределительными камерами (12а), а вентиляционные каналы (13а) соединены с нижней частью камеры (14а) общего давления, соответственно.

3. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой вентиляционные каналы (13а) воздухораспределительных камер (12а) соединены с зонтичными колпачками (6) воздушного отверстия, выполненными из изоляционных материалов.

4. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 3, в которой каждый из зонтичных колпачков (6) воздушного отверстия содержит соединительную часть (61) цилиндрической формы, при этом верхний конец соединительной части (61) согнут наружу с образованием кольцеобразной зонтичной части (62), корпус (1) расположен на верхнем конце вентиляционных каналов (13а) и имеет цилиндрическую выпускную часть (13b), выступающую вверх, а соединительная часть (61) вставлена в указанную выпускную часть (13b) или соединена с ней.

5. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой каждый из одиночных элементов (2) содержит кольцеобразное уплотнительное резиновое кольцо (4) и расположенные последовательно положительную пластину (22), сепаратор (23) и отрицательную пластину (24), причем положительная пластина (22) и отрицательная пластина (24) снабжены подложками на одной стороне, противоположной сепаратору (23), соответственно, между наружными краями этих двух подложек присоединено уплотнительное резиновое кольцо (4), а между указанными двумя подложками и уплотнительным резиновым кольцом (4) образуется уплотнение; внутренняя полость (21) каждого из одиночных элементов (2) расположена в уплотнительном резиновом кольце (4), при этом уплотнительное резиновое кольцо (4) также снабжено множеством сквозных отверстий (41а), используемых для осуществления сообщения внутренней полости (21) с воздухораспределительными камерами (12а).

6. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 5, в которой одиночный элемент (2) дополнительно содержит мембрану (5), выполненную из изоляционного материала, при этом мембрана (5) расположена между двумя подложками.

7. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 6, в которой мембрана (5) имеет рамку квадратной формы, подложки и сепаратор (23) имеют квадратную форму, при этом мембрана (5) имеет наружную длину не меньше длины подложек, мембрана (5) имеет наружную ширину не меньше ширины подложек, мембрана (5) имеет внутреннюю длину меньше длины сепаратора (23), мембрана (5) имеет внутреннюю ширину меньше ширины сепаратора (23).

8. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 6, в которой мембрана (5) имеет множество ребер (51) в середине.

9. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой корпус (1) содержит ящик (11) батареи, крышку (12) воздушной камеры, среднюю крышку (13) воздушной камеры и крышку (14) камеры общего давления, которые соединены снизу вверх; причем камера (11а) батареи расположена в ящике (11) батареи, между крышкой (12) воздушной камеры и средней крышкой (13) воздушной камеры образовано указанное множество воздухораспределительных камер (12а); и между средней крышкой (13) воздушной камеры и крышкой (14) камеры общего давления образована камера (14а) общего давления.

10. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 9, в которой крышка (12) воздушной камеры содержит нижнюю пластину (12b) и множество перегородок (12с), закрепленных вертикально на верхней стороне нижней пластины (12b); причем перегородки (12с) расположены чередующимся образом, а воздухораспределительная камера (12а) разделена между этими перегородками (12с), нижняя сторона средней крышки (13) воздушной камеры упирается в верхний конец указанного множества перегородок (12с), и образуется уплотнение, при этом на средней крышке (13) воздушной камеры предусмотрены вентиляционные каналы (13а).

11. Биполярная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея по п. 1 или 2, в которой камера (14а) общего давления имеет выпускное отверстие (14b), снабженное предохранительным клапаном (3), при этом предохранительный клапан (3) содержит цилиндрическое закрепленное седло (14с), предусмотренное на крышке (14) камеры общего давления, соединительную стойку (14d), предусмотренную на закрепленном седле (14с), и колпачок (7), соединенный с соединительной стойкой (14d), а крышка (8) воздушного клапана неподвижно соединена с крышкой (14) камеры общего давления.