CN1366355A - 一种蓄电池用的压力传导装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可适应各种压力环境使用的蓄电池压力传导装置。包括一通常的蓄电池外箱,在蓄电池外箱的补充加液口或蓄电池的减压阀口上,固联一为压力传导件,并且压力传导件底面与蓄电池内部的电解质接触。本发明可有效地把蓄电池外部环境压力,通过压力传导装置及液态电解质的传递,使蓄电池以外壳为界面达到内外压力动态平衡,从而适应蓄电池在不同压力环境、特别是深海环境的使用目的。

Description

一种蓄电池用的压力传导装置

本发明涉及一种蓄电池的结构，特别是涉及一种可适应各种压力环境下使用的蓄电池用的压力传导装置。

迄今为止，蓄电池应用领域绝大部分是在陆地的空气环境中使用，外部环境压强无论是晴天还是下雨均为1个气压单位左右，因此，现有市场上销售的蓄电池产品的外箱很少考虑外部环境压强急剧变化后的应用设计。近年来，由于陆地资源日趋贫乏，各发达工业国家不约而同地把开发视线移向更加丰富的海底资源，从而提出了可适应各种压力环境使用的蓄电池(如在深海中使用的电池)的需求。

众所周知，深海资源的勘探和开发，除制作出自动化机械外第一个碰到的难题是能源问题。对于一些固定领域作业，人们尚可以象在陆地那样铺设特种电缆解决能源问题。但对于深海特别是需要移动式作业时，只能依靠蓄电池提供能源，为此要求蓄电池必须适应在几十甚至几百个气压单位压强的外部环境中使用。

在现有的深海电池设计中，一般是将常规蓄电池的外壳改用高强度材料制作，或者采用高强度材料制作专用的蓄电池抗压外箱，用于抵抗外部环境压力，由此大大增加了蓄电池成本，不利于民用蓄电池的价廉实用原则。另一方面，即使采用高强度抗压外箱的方法，对于数千米深海环境使用的要求来说，在材料工艺方面实现的难度极大，因此目前世界上仅有几个发达国家获得工业成功，市场价格昂贵。所以，民用蓄电池业一直研究寻求一种廉价实用的方法，期望可用工业实现简便的方法制作出深海用蓄电池，以适应21世纪海洋民用工业发展的需求。

本发明的目的在于：克服已有的民用蓄电池不能在外部环境压力过大的情况下使用的缺点，或者是克服已有的采用高强度抗压外箱的蓄电池制作难度极大和成本高的缺点，从而提供一种适用于深海下使用的、全部采用常规材料制造，制作工艺简单的蓄电池用的压力传导装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的蓄电池用的压力传导装置，包括一通常的蓄电池外箱，在蓄电池外箱的补充加液口或蓄电池的减压阀口(将原减压阀帽盖去除)上，固联一压力传导件，并且压力传导件的底部与蓄电池内部的电解质完全接触。

所述的压力传导件包括压力传导片或压力传导管；压力传导片或压力传导管可用橡胶或其它如塑料等弹性系数较大的、耐酸和耐碱的材料制作；、选择材料时注意对蓄电池电解质酸(或碱)度的适应要求。

所述的压力传导片顶部裸露在蓄电池外面部分的形状可为圆形、椭圆形、方形、矩形、梯形、多角边形及其它几何形状，其面积大于1mm²，厚度大于0.01mm。

所述的压力传导片直接固联在开口式蓄电池外箱的补充加液口上，压力传导片的底面接触到蓄电池内部电解质；或者压力传导片间接固联补充加液口上，即以补充加液口螺盖的中心为圆心开一孔，孔的大小近似于补充加液口直径，压力传导片固定在其内，盖住该孔，螺盖固定在补充加液口上，压力传导片的底面接触到蓄电池内部电解质。所述的孔可以是圆形、方形、椭圆形等几何形状的孔。

所述的压力传导管的截面大于1mm²，其长度大于1mm，形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、梯形及其它几何形状。

所述的蓄电池外箱包括开口式或密封式蓄电池外箱；当一压力传导管固联在密封式蓄电池外箱减压阀口(将原减压阀帽盖去除)上时，压力传导管的尾部接触到蓄电池内部电解质，并把电解质填充至压力传导管裸露在蓄电池外的管内，其压力传导管的顶端用一密封件密封固定住。所述的密封件与压力传导管的材料相同。所述的密封件是一密封片直接密封，或者用一可供方便开启的活塞做密封件，塞在减压阀口中，接口处填充通常防水防气的耐压材料。活塞的材料应选用同压力传导管的材料相同，如橡胶或其它弹性较好的耐酸材料，密封方式可采用旋转固连或其它方便二次使用的固连形式。

与传统蓄电池电解质贫液填充及一般富液填充不同的是，改用本装置后必须改为充分富液填充。当采用压力传导片制作装置时，蓄电池内部的电解质必须填充至与压力传导片完全接触；当采用压力传导管制作装置时。

对本发明装置的运用，蓄电池电解质的选型十分重要，要求电解质充放电时基本无任何气体析出、充放电状态的膨胀系数极小。对传统的铅酸蓄电池，如果所配套的充电方法难免析出气体，可以将压力传导管或压力传导片与蓄电池的固连装置制作成可供二次开启形式。这样，当充电时置压力传导管(片)于开放状态，使之析出气体，蓄电池充满电后再密封压力传导装置使用。这种方法由于蓄电池充放电时重复压力传导装置的开放及密封，且放电强度只能限制在小电流范围，给实际应用带来不便。因此本装置在铅酸蓄电池的方便实用，需要在硫酸电解质中加入强吸附添加剂或改用胶体电解质，以适应本发明装置对电解质的上述要求。

对本装置的运用，作为蓄电池内部结构主体的极板耐压强度也是一个值得考虑的问题。在常规铅蓄电池极板的制作工艺中，经浸酸通电化成后的极板表面活性物质是一种疏松体，在常压环境下使用不成问题。但结合本装置运用时，由于压力传导管(片)将外压移转至蓄电池内部结构，当外压加大n倍(n＞1)时，蓄电池内部极板也将承受n倍压力，活性物质固化不好的极板有可能会加速脱落，从而对蓄电池的容量和寿命有所影响。因此，使用本装置时须对蓄电池极板的活性物质固化程度有所要求，原则上，极板正常工作的耐压力强度将决定蓄电池在外部压力环境使用的寿命。

本装置不仅适用于使用特种硫酸、化学胶体作电解质的铅蓄电池，其方法原理同样适用于任何使用酸性、碱性、中性电解液及使用各种材料制作极板(或其变形)的一次或二次电池。

本发明装置的优点为：

1.由于本发明的装置所采用的原理是运用液态电解质体积不可被压缩的物理特性，通过压力传导片或压力传导管与紧密接触的液态电解质的外压传递作用，将外部压力全部转移至蓄电池内部，从而在蓄电池内部形成与外部压强相同、方向相反的负压，使蓄电池以外壳为界面达到内外压力动态平衡，达到蓄电池可大幅度适应不同压力环境、特别是深海环境使用的目的。因此，抗压原理简单，制作工艺容易，适合大规模工业化生产。

2.制作成本价格低。

3.耐压大，原理上该种装置的抗压能力只取决于蓄电池外箱和极板的抗压强度。

4.该种装置适用于任何使用酸性、碱性、中性电解液及使用各种材料制作极

板(或其变形)的一次或二次电池。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：

图1是通常蓄电池外箱上的密封减压阀结构示意图

图2a是本发明的装置结构示意图

图2b是具有图2a结构的蓄电池充填电解质后的示意图

图3a是通常蓄电池外箱上的的补充加液口螺盖结构示意图

图3b是蓄电池外箱上的补充加液口螺盖开口示意图

图4a是本发明的装置的一种结构示意图

图4b是本发明的装置的另一种结构示意图

图面说明如下：

1-蓄电池外箱；                  2-蓄电池外箱的补充加液口；

3-蓄电池的减压阀口；            4-压力传导片；

5-压力传导管；                  6-电解质；

7-顶盖；                        8-圆孔；

9-螺帽；                        10-密封片；

11-耦合螺柱口；

实施例1

对一只使用常规高强度聚塑外壳的密封式铅酸蓄电池1(添加高分子吸水剂使之充放电极少析气)的减压阀进行改造，常规减压阀的形式见附图1。改造方法为：去掉减压阀的阀帽成为减压阀口3，选用一根内径与阀帽完全相同、长度为10cm的透明塑料管作为压力传导管5(要求塑料管透明主要是便于观察电解质填充程度)，压力传导管5的一端用环氧树脂使之与减压阀柱牢固相连，其口径内部与蓄电池内部完全连通。通过透明塑料管，对蓄电池添加同样配方的特种硫酸电解质，填充至塑料管基本充满的水平，并使用抽真空及热风技术使压力传导管5的另一端用一塑料密封片10封死，如附图2所示。

使用本发明的装置改装密封铅蓄电池后，如果压力传导管5占位使原有的密封盖不能装合，可以①裸露压力传导管使用；②在商品化生产中可设计专门配套的倒开口箱型准密封盖(为美观原因)，密封盖中应设计有透水透气小孔，目的是为了有效地将外部环境压力(气压、水压等)传递至压力传导管上。

使用本发明的装置改造的铅酸蓄电池，当外部环境压强加大时，蓄电池的外部压力将通过塑料制作的压力传导管和内部充满的电解质，传递至蓄电池的外壳内壁，使之产生与外壳外壁大小相同、方向相反的压强，以外壳为界面达到压力动态平衡，从而达到在外部环境压力加大时维持正常工作的目的。

实施例2

本实施例如图3所示，以蓄电池外箱补充加液口2上的耦合螺帽式封盖来说明，对一只使用常规高强度聚塑外壳的开口式铅一胶体蓄电池外箱1的补充加液口2进行改造，补充加液口2常见的封盖用有耦合螺帽9，也有活塞式及其它形式。(对其它形式封盖既可加装固连装置，也可采用其它粘合方法)；把螺帽9盖面上开挖一个同心圆孔8，孔径8大小与原蓄电池的耦合螺柱内径相同。选用一块外径与耦合螺柱外径相同或稍大(以不影响螺帽旋转压紧为原则)的圆形橡胶片作为压力传导片4，压力传导片4的弹性及强度应足够大。然后，用胶体电解质对蓄电池内部完全充分填充，填充至补充加液口2平面为止，将上述橡胶片制作的压力传导片4置放在补充加液口2的耦合螺柱口11，与螺柱圆周壁粘合，压力传导片4须与胶体电解质完全接触。最后，加盖螺帽紧固，为牢固起见可在螺柱及螺帽9间加入高强度粘合剂，加工特点示意图详见图3。

使用本装置改造的铅—胶体蓄电池，在抗压特性方面可达到与实施例1相同的效果。

在本实施例中，螺帽改造开挖的孔不一定是圆形，亦可为方形、梭形、矩形、梯形等其它形状，但以圆形设计最为合理，其大小与螺柱内径相同的效果最好。

实施例3

对实施例1的压力传导管装置，压力传导管与密封蓄电池减压阀接口的牢连形式改为耦合螺帽(柱)，减压阀与螺柱(帽)、压力传导管与螺帽(柱)及螺柱与螺帽均用环氧树脂或其它粘合剂封死，其口径内部完全连通，加液要求及压力传导管另一端的封口方法完全相同。采用本方法亦可达到实施例1的目的。

实施例4

对实施例2的橡胶压力传导片紧固方法，不用螺柱(帽)紧固形式，而用高强度粘合剂使橡胶片与原螺柱圆周壁固连，其余方法相同。使用本装置及方法亦可达到实施例2的效果。

实施例5

对实施例1及实施例3的塑料压力传导管，除与密封蓄电池减压阀固连的一端外，上端封口方法改为可供方便开启的活塞。活塞的材料应选用橡胶或其它弹性较好的耐酸材料，密封方式可采用旋转固连或其它方便二次使用的固连形式，接口填充防水防气的耐压材料。其余方法与实施例1或实施例3相同。使用本装置亦可达到实施例1或实施例3的效果。

以上所述的压力传导装置既可以在电解质经特殊处理的传统开口、密封式铅酸蓄电池、胶体蓄电池实施，也可以应用在碱性电池及其它适用的一次或二次电池，所述示例仅仅是本发明原理的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的基础上，可以通过压力传导管或压力传导片材料、形状及与蓄电池固连工艺的改变，或运用本发明原理对蓄电池设计专门的压力传导装置，或在本发明提出的压力传导管及压力传导片原理基础上加装二级、三级减压装置作出若干变形的技术实施改进，这应视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种蓄电池用的压力传导装置，包括一通常的蓄电池外箱，其特征在于：在蓄电池外箱的补充加液口或蓄电池的减压阀口上，固联一压力传导件，并且压力传导件底部与蓄电池内部的电解质完全接触。

2.按权利要求1所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的蓄电池外箱包括密封式蓄电池外箱；一压力传导管固联在密封式蓄电池外箱减压阀口上，压力传导管的底部接触到蓄电池内部电解质，并电解质填充至压力传导管裸露在蓄电池外的管内，其压力传导管的顶端用一密封件密封固定住。

3.按权利要求2所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的密封件包括密封片或密封塞，其所用材料与压力传导管的材料相同。

4.按权利要求3所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的密封件是一可供方便开启的活塞，塞在减压阀口中，接口处填充通常防水防气的耐压材料。

5.按权利要求1所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的在蓄电池外箱的补充加液口上固联一压力传导件，包括一压力传导片直接固联在蓄电池外箱的补充加液口上，压力传导片的底面接触到蓄电池内的电解质。

6.按权利要求1所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的在蓄电池外箱的减压阀口上固联一压力传导件，包括压力传导片间接固联在补充加液口上，在补充加液口上的螺盖的中心为圆心开一圆孔，圆孔的大小近似于补充加液口直径，压力传导片固定在内，盖住圆孔，螺盖再固定在补充加液口上，压力传导片的底面接触到蓄电池内部电解质。

7.按权利要求1所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的压力传导件包括弹性系数较大的、耐酸或耐碱的材料制作的压力传导片、压力传导管。

8.按权利要求1或2所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的压力传导管的截面大于1mm²，其长度大于1mm，形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、梯形及其它几何形状。

9.按权利要求1或5所述的一种蓄电池用的压力传导装置，其特征在于：所述的压力传导片裸露在蓄电池外的形状为圆形、椭圆形、方形、矩形、梯形、多角边形及其它几何形状，其面积大于1mm²，厚度大于0.01mm。

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