汤序锋，欧阳万忠，周代辉，庞明朵，傅伟平
（天能电池集团股份有限公司 铅酸研究院，浙江 长兴 313100）
在铅酸蓄电池的使用过程中，由于电化学原理电解液会形成蒸汽挥发[1]，造成铅酸蓄电池内部电解液损耗，影响电解液功能的发挥，最终造成铅酸蓄电池的性能早期衰退。早期的铅酸蓄电池在使用过程中需要进行维护，根据情况添加电解液或向电解液中加水，但这种蓄电池使用起来比较麻烦。现有技术中铅酸蓄电池一般为免维护式[2]。如果在使用过程中能够确保电解液不发生短缺，则有利于铅酸蓄电池保持较好的状态。
笔者以一款 12 V/9 Ah 阀控式蓄电池为例，从电池槽[3]结构入手，使电池具有自动补充电解液功能，解决了寿命后期电池内部失水而出现热失控[4]，从而导致电池变型或鼓包的问题，但会增加电池生产过程中的装配难度。
以具有 6 个单格，按 2×3 排列的 12 V/9 Ah 电池为例。原电池槽结构设计见图1。新电池槽结构见图2、图3。沿电池槽长度方向在单格之间增加储液槽，并且储液槽的深度与单格深度一致。令每个单格对应一个储液槽，每个储液槽的宽度为单格宽度的 1/4～1/3。储液槽的侧壁高出极群中隔板的位置设有供吸液棉条穿过的通孔，并且让吸液棉条与通孔卡紧配合（见图4）。图4 中仅画出了电池槽和极群等结构，而省略了电池盖等结构，并未对电池盖等结构进行改进。把吸液棉条一端浸入储液槽的电解液中，另一端沿极群中极板排列方向（即汇流排的长度方向）搭设在极群的一侧顶面，并横跨整个极群。由于吸液棉条是耐酸的化工纤维丝棉,较为柔软蓬松，所以卡紧在该通孔中固定，确保吸液棉条不会在重力作用下掉落到储液槽中。一般在极群中，隔板会比正、负极板高出一段，以确保分隔效果，所以搭设在极群顶面的吸液棉条实际是与隔板直接接触。当单格内缺少电解液时，极群的隔板顶部较为干燥。由于隔板与吸液棉条均具有较强的吸液能力，储液槽中的电解液能够沿吸液棉条转移到隔板，确保隔板上端不会过于缺少电解液，有利于蓄电池保持良好的使用状态，避免因电池失水而变形或鼓包。
图1 原电池槽结构设计示意图
图2 新电池槽结构三视图
图3 新电池槽
图4 新蓄电池槽与极群装配结构示意图
新电池槽结构设计，与以往常规电池相比，多了一个储液槽，所以在半成品电池加酸工艺难度增加。加酸量及吸液饱和度根据初期对电池验证后确立，采用定量加酸，确保每个单格加酸量一致。在加酸前进行负压抽真空，需要足够的负压和时间来配合。对于常规电池，设置压力-0.09 MPa，初次抽真空时间在 5～8 s。对于新电槽结构半成品电池，设定的加酸真空负压需要更大些，宜-0.07 MPa，初次抽真空时间在 10～15 s。当电解液从注液口在负压下注入电池的各单格时，电解液由吸液棉从极群单格同时渗透到相对应的储液槽中。由于有连通的通孔，储液槽内液面高度与单格内液面高度相当，从而实现储液槽内有足够电解液在电池寿命后期作后补使用。
新的电池槽结构设计增加了自动补充电解液功能，可明显改善在电池后期循环或浮充状态下，由于缺液失水而导致的电池发热、变形或鼓包。经综合实验验证和解剖分析，这种新结构可适用于储能或备用小规格蓄电池。
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