CN104993151A - 新型动力铅酸电池 - Google Patents

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丁平
王德力
陈建
黄德金
周泉
赵伟坚
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Abstract

本发明公开了一种使用寿命长、工作性能稳定、通用性强、生产效率高的新型动力铅酸电池。电池包括电池外壳、电池极群组、引出电极和电解液，所述电池外壳包括有电池槽、电池盖和电池盖板，电池极群组由正负极板、隔板以及铅零件组成，所述的电池正极板栅表面通过电镀或化学镀Sb合金，所述的Sb合金中Sb含量在1%-100%，所述电池的板栅结构γ值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，板栅结构长宽比在1.0-1.2。本发明电池能很好的解决以往电动车电池的电导性能差、循环寿命短，通用性低、对车身稳定性影响大的缺点，是一款高效、长寿命、低成本的新型动力电池。

Description

新型动力铅酸电池
技术领域
    本发明涉及铅酸动力蓄电池，并且是一种新型动力铅酸电池，适用于电动车领域。
背景技术
     电动车能走多远，很大程度上取决于动力电池。市面上的电动车电池通常为高窄形状，其内部极板的长宽比例无利于电导分布，电导性能差，致使电池循寿命短，电池使用寿命短。并且此类电池一般安装于电动车的车座下，因此电动车整车的重心偏高，不利于整车的稳定性，更浪费了车身空间。并且市面上的电动车动力电池各种容量的电池在生产中没有通用性，这就增加了电池的开发及制造成本。
    目前动力电池中Sb为不可缺少的元素，如不添加Sb,就会产生板栅和正极活性物质之间的结合不稳定，电池会因为“无Sb效应”出现早期容量衰减而很快失效。而Sb可以改善板栅与活性物质之间的结合力、降低界面电阻，从而防止电池出现早期容量衰减，改善电池深循环性能。之前动力电池正极板栅合金大多采用Pb-Sb合金体系，但该合金体系必须添加一定比例的Cd，以保证机械加工性能和耐腐蚀性。而Cd的毒性较大，已在电池中禁用，但目前业界尚未开发出新的可以取代原先含Cd的Pb-Sb合金体系，因此大多数厂家采用在铅膏中添加一定量的Sb2O3，来改善活性物质与板栅界面特性，解决电池早期容量衰减问题。但这种做法会带来“Sb迁移”问题，Sb在正极中可以改善界面、提高电池性能。但Sb会慢慢扩散沉积到电池的负极，由于Sb的析氢过电位较Pb低，迁移到负极后会加速析氢，从而导致电池失水热失控等，使电池失效。原先的Sb在板栅合金中，要先被腐蚀然后经由铅膏再迁移至负极，而目前Sb直接添加到铅膏中，迁移路径变短，更容易沉积在电池负极，从而导致电池提前失效。
因此，开发使用寿命长，低成本，高通用性的动力电池是电动车动力电池的市场趋向。
发明内容
本发明提供一种适合电动自行车应用的，低成本，高生产效率，高寿命，使用性能稳定的新型动力铅酸电池。
本发明通过如下方案实现：
一种新型动力铅酸电池包括电池外壳、电池极群组、引出电极和电解液，所述电池外壳包括有电池槽、电池盖和电池盖板，电池极群组由正负极板、隔板以及铅零件组成，所述的电池正极板栅表面通过电镀或化学镀Sb合金，所述的Sb合金中Sb含量在1%-100%，所述电池的板栅结构γ 值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，板栅结构长宽比在1.0-1.2。
优选的，所述的Sb合金为Sb-Pb合金。
优选的，所述的正极板片数为3-5，负极板片数为4-6，隔板包覆正极板防止短路。
进一步的，所述电池外观尺寸为：长度在130mm-210mm，宽度在95mm-105mm，高度在110mm-130mm。
优选的，所述电池隔板的孔率为93.5%，比重为160g/mm.m2。
优选的，所述电池包括6组电池极群组，电解反应产生的电流由引出电极引出，并连接相应的端口，通过调整极群组中正负极板片数量，使电池具备12V12AH、12V16AH、12V20AH三种容量型号。
本发明相对于现有的电动车动力电池具有以下优点：
    1、通过在正极板栅表面引入一层含Sb层，既改善了板栅与活性物质的界面，并且这种方式与在活性物质铅膏中直接添加Sb相比，可以保证Sb集中在界面上，从而有利于性能的发挥，并且可以减缓Sb迁移的速度。
2、相对于现有的电动车电池，由于容量要求高，相对于其他用途的板栅高度偏大，长宽比例为2.0-2.3。本发明电池的板栅结构的长宽比例为1.0-1.2，更趋于合理。板栅γ 值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，电导分布更均匀，内阻低，电导性能更好。并且由于本发明极板高度的降低，可以有效减少电池在循环过程的酸分层现象，因此电池的循环寿命更长，电池的使用寿命也就更长。
    3、相对于现有的电动车电池，本发明电池的极群组所配比的极板片数为3-6片，片数更多，缩小了极板间距，因此电池所产生的电流就越大，如此大大的提升了电动自行车加速及爬坡性能。
    4、本发明电池具有12AH、16AH、20AH三种不同的容量，三种容量的电池所配比的极板具有通用性，共用一套模具，如此便能大大降低电池的生产成本，易于进行标准化生产，提升了生产效率。
    5、在安装方面，本发明电池既可安装在电动车座位下（现有普遍安装方式）也可安装在电动车踏板下。而安装在电动车踏板下为独有安装方式，如此既降低电动车整车的重心，又节约了整车空间，使电动车骑行更稳定，更安全。
    6、在电池使用方面，现有电动车电池由于每种容量具有不同的长，高，宽尺寸，导致电池使用方法都是相同容量电池串联使用。而本发明电池由于三种容量电池通用极板，故三种容量电池具有相同的高，宽尺寸，如此便可以将不同容量的电池之间串联使用，对不同工作电流要求具有很强的适应性。
附图说明
图1为本发明板栅电导分布图；
图2为本发明电池与传统方案相比的循环寿命对比图。
具体实施方式
实施方式如下：
一种新型动力铅酸电池包括电池外壳、电池极群组、引出电极和电解液，所述电池外壳包括有电池槽、电池盖和电池盖板，电池极群组由正负极板、隔板以及铅零件组成，所述的电池正极板栅表面通过电镀或化学镀Sb合金，所述的Sb合金中Sb含量在1%-100%，所述电池的板栅结构γ 值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，板栅结构长宽比在1.0-1.2。
优选的，所述的Sb合金为Sb-Pb合金。
优选的，所述的正极板片数为3-5，负极板片数为4-6，隔板包覆正极板防止短路。
进一步的，所述电池外观尺寸为：长度在130mm-210mm，宽度在95mm-105mm，高度在110mm-130mm。
优选的，所述电池隔板的孔率为93.5%，比重为160g/mm.m2。
如图1所示，本发明电池的板栅结构的长宽比例为1.0-1.2，更趋于合理。板栅γ 值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，电导分布更均匀，内阻低，电导性能更好。并且由于本发明极板高度的降低，可以有效减少电池在循环过程的酸分层现象，因此电池的循环寿命更长，电池的使用寿命也就更长。
优选的，所述电池包括6组电池极群组，电解反应产生的电流由引出电极5引出，并连接相应的端口，通过调整极群组中正负极板片数量，使电池具备12V12AH、12V16AH、12V20AH三种容量型号。
 实施例1：
通过电镀在常规Pb-Ca合金正板栅表面镀Sb，镀液配方：Sb2O3,50g/L；柠檬酸钾144 g/L；柠檬酸钾184 g/L；温度40℃，pH值3.5-3.7，电流密度2A/dm2，时间1min。
用电池板栅长宽比例为1.15，正板栅γ值为0.40，负板栅γ值为0.34，和隔板孔率为93.5%、比重为160g/mm.m2进行配组，安装完成电池下线。测试对比电池循环寿命，如图2所示，结果显示本发明电池相比传统方案电池有着优越的循环性能。

Claims (6)

1.一种新型动力铅酸电池，其特征在于：电池包括电池外壳、电池极群组、引出电极和电解液，所述电池外壳包括有电池槽、电池盖和电池盖板，电池极群组由正负极板、隔板以及铅零件组成，所述的电池正极板栅表面通过电镀或化学镀Sb合金，所述的Sb合金中Sb含量在1%-100%，所述电池的板栅结构γ 值在0.30g/cm2-0.40g/cm2，板栅结构长宽比在1.0-1.2。
2.根据权利要求1所述的一种新型动力铅酸电池，其特征在于，所述的Sb合金为Sb-Pb合金。
3.根据权利要求1所述的一种新型动力铅酸电池，其特征在于，所述的正极板片数为3-5，负极板片数为4-6，隔板包覆正极板防止短路。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种新型动力铅酸电池，其特征在于，所述电池外观尺寸为：长度在130mm-210mm，宽度在95mm-105mm，高度在110mm-130mm。
5.根据权利要求4所述的一种新型动力铅酸电池，其特征在于，所述电池隔板的孔率为93.5%，比重为160g/mm.m2。
6.根据权利要求5所述的一种新型动力铅酸电池，其特征在于，所述电池包括6组电池极群组，通过调整极群组中正负极板片数量，使电池具备12V12AH、12V16AH、12V20AH三种容量型号。
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