[发明专利]用于铅酸电池的催化剂装置以及铅酸电池

说明书

本发明提供一种用于铅酸电池的催化剂装置，该催化剂装置能够减少电解质溶液的气体释放，以及因泄漏引起的电解质溶液减少，因此能够提供寿命长并且即使在气体流量过高的情况下也能确保安全的铅酸电池。还提供了包括该催化剂装置的铅酸电池。一种用于铅酸电池的催化剂装置，所述催化剂装置包括：催化剂层，其包含催化剂以对由氧和氢产生水或水蒸气的反应进行加速；以及多孔膜，其包含熔点或玻璃化转变温度为160℃或更低的热塑性树脂，并且其中，催化剂层的至少一个表面与多孔膜接触，并且多孔膜的平面尺寸等于或大于催化剂层的平面尺寸。还提供了包括所述催化剂装置的铅酸电池。

技术领域

本发明涉及用于铅酸电池的催化剂装置，更优选用于铅酸电池的催化剂装置和包括该催化剂装置的铅酸电池，而该催化剂装置防止电解质溶液减少，并且能够实现长寿命，即使在气体流量过多的情况下也能确保安全。

背景技术

铅酸电池、特别是汽车用铅酸电池通常采用开放结构，其中，电解质溶液(例如稀硫酸)可以自由流动。具有该结构的铅酸电池会在充电时产生氧气和氢气，并且因此包括用于排放这些气体的排气部(排气口)。否则，电池内部的气压会增加，这可能导致电池变形和破损。

气体通过排气部的这种泄漏会导致电解质溶液减少。电解质溶液的减少会导致电池的化学反应不足，并导致充电容量和放电容量减少。

针对这些问题，迄今为止已经做出了各种努力。

专利文献1公开了一种用于铅酸电池的催化剂部件，该催化剂部件包括：催化剂层，该催化剂层包含催化剂以促进用于由氧气和氢气产生水或水蒸气的反应；以及通过其使至少部分水或水蒸气冷凝和/或流回电池内部的设置。催化剂部件可以减少从电解质溶液的气体释放以及因泄漏引起的电解质溶液减少，由此提供寿命长的铅酸电池。

专利文献2公开了催化剂装置，用于使得来自电解质溶液的分解气体重新结合。该催化剂装置具有滤除催化毒物(酸性电解质溶液)并控制重新结合温度的能力。更具体地，催化剂装置包括允许气体通过而不允许液体通过的多孔区段，以防止催化毒物(例如，酸性电解质溶液)到达催化剂。据描述，已通过多孔区段的气体到达催化剂位点，在催化剂位点处重新结合，并且可以通过多孔区段流回。

专利文献2还公开了一种催化剂装置，其容器可以由于催化剂的反应热而熔融，以物理上覆盖催化剂以停止催化。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开公开号2017-201594

[专利文献2]美国专利号7326489B

发明内容

[技术问题]

如上所述，常规的铅酸电池会在充电时通过排气孔向外释放氧气和氢气，从而导致铅酸电池中电解质溶液减少。电解质溶液的减少会导致电池的化学反应不足，这会导致充电容量和放电容量降低。尽管不希望受任何特定理论的束缚，但电解质溶液中稀硫酸浓度的增加可能会导致正极板腐蚀而降低容量，而电解质溶液液面降低可能会使板极暴露而迅速减少放电容量，并且进一步腐蚀负极板和条带之间的连接部。

此外，电解质溶液减少还可能导致硫酸盐化和穿透短路(penetration short-circuiting)。硫酸盐化(sulfation)是以下现象：其中，放电产生的硫酸铅可能不能通过充电而充分分解为二氧化铅和铅，从而形成硫酸铅的块状晶体。该块状晶体难以还原为金属铅，会降低电池性能并缩短电池寿命。另外，该块状晶体还涉及穿透短路。块状晶体在电极上生长成针状晶体，其被称为“枝晶”。如果枝晶继续生长，其可能会到达另一电极，从而引起短路。这是穿透短路，会导致无法再对电池进行充电和放电。