CN106025383B - 阀控式铅酸蓄电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铅酸蓄电池技术领域,具体涉及一种阀控式铅酸蓄电池及其制备方法。正板栅总厚度1.0mm~2.5mm,正极板厚度1.0mm~3.0mm;负板栅厚度0.6mm~2.0mm,负极板厚度0.6mm~2.5mm。正板栅栅筋截面为多边形,多边形的边数≥6,栅筋在厚度方向可变形0mm~0.5mm,使正板栅总厚度≥正板栅基厚(即铅带厚度),正板栅基厚为0.9mm~2.0mm。本发明提高了阀控式铅酸蓄电池的短时率、高功率放电性能。本发明还提供其制备方法,克服了传统方法铸造大容量薄型板栅成型难的问题,也解决了现有技术生产效率较低、质量不均衡问题,及薄型极板涂膏、装配过程变形问题。

Description

阀控式铅酸蓄电池及其制备方法
技术领域
本发明属于铅酸蓄电池技术领域,具体涉及一种阀控式铅酸蓄电池及其制备方法。
背景技术
随着储能、通信、电力等领域的快速发展,阀控式铅酸蓄电池(简称VRLA电池)以其无污染、免维护、寿命长等优点被广泛应用,同时在数据中心、UPS电源系统、电力系统事故放电等较短后备时间(如5min、15min等)应用场景中对其短时率、高功率放电性能提出更高的要求。目前工业用大容量(2V500Ah~2V3000Ah)VRLA电池受传统制造工艺限制,通常正负极板厚度较厚(正极板厚度约为4mm,负极板厚度约为3mm),发生电化学反应的几何面积小,输出功率较低。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种阀控式铅酸蓄电池,提高阀控式铅酸蓄电池的短时率、高功率放电性能;本发明还提供其制备方法。
本发明所述的阀控式铅酸蓄电池,正板栅总厚度1.0mm~2.5mm,正极板厚度1.0mm~3.0mm;负板栅厚度0.6mm~2.0mm,负极板厚度0.6mm~2.5mm。
正板栅栅筋截面为多边形,多边形的边数≥6,栅筋在厚度方向变形0mm~0.5mm,使正板栅总厚度≥正板栅基厚,正板栅基厚为0.9mm~2.0mm。
本发明板栅及极板厚度薄,在蓄电池槽体积相同的条件下,极板数量增多,发生电化学反应的几何面积增大,活性物质作用深度增加、活性物质利用率提高,提高了蓄电池输出功率。板栅栅筋截面为多边形,并且可在厚度方向发生变形,电流输出距离缩短,耐腐蚀性能好,与活性物质接触面积增大,对活性物质保持能力强。
本发明所述的阀控式铅酸蓄电池的制备方法,包括正板栅铸造:将铅合金加热为熔融液,连续铸造、轧制形成铅带,将铅带冲制成网格状板栅带,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成多边形,多边形的边数≥6。同时也可将栅筋在厚度方向变形0mm~0.5mm,使板栅总厚度≥板栅基厚(即铅带厚度)。还包括负板栅铸造:将熔融合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成负板栅带。
本发明所述的阀控式铅酸蓄电池的制备方法,包括以下步骤:
a)正板栅铸造:将铅合金加热为熔融液,然后连续铸造、轧制形成铅带,将一定厚度的铅带传送到冲压设备,在冲压设备作用下,将铅带冲制成网格状板栅带,冲制好的板栅带被传送到板栅整形设备,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成多边形,多边形的边数≥6,同时也可将栅筋在厚度方向变形0mm~0.5mm,使正板栅总厚度≥正板栅基厚;目的为增大栅筋与活性物质的结合面积,提高活性物质保持能力;
b)负板栅铸造:将熔融合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成负板栅带;
c)生极板制造:正、负板栅经连续涂膏、表面干燥、滚切、固化制成正、负生极板;
d)蓄电池装配:将步骤c)得到的正、负生极板与其他部件进行装配,然后灌入电解液充电后形成成品蓄电池。
其中:
连续铸造、轧制形成铅带为:将熔融合金液通过铸带设备连续铸造成10mm~20mm的厚铅带,厚铅带经过连续轧制达到设计要求的正板栅铅带基厚;设计要求的正板栅铅带基厚为0.9mm~2.0mm。
步骤a)中板栅由铅带冲制而成,栅筋可变形,板栅总厚度≥板栅基厚。
步骤b)中的合金液为铅合金。也就是说步骤b)中板栅由铅合金液经连续铸造而成。
步骤c)连续涂膏时在生极板两面覆涂板纸。
步骤d)所述的其他部件为蓄电池槽、电池盖和极柱。
综上所述,本发明具有以下优点:
(1)本发明提高了阀控式铅酸蓄电池的短时率、高功率放电性能,以数据中心15min后备时间应用场景为例,采用本发明的蓄电池输出功率提高1.3~1.6倍。
(2)本发明通过正负板栅铸造工艺实现了采用多片薄型极板取代现有厚极板,本发明薄型正极板厚度为1.0mm~3.0mm,优选1.6mm~2.3mm,薄型负极板厚度为0.6mm~2.5mm,优选1.0mm~1.6mm;现有厚型正极板厚度为3.1mm~5.2mm、厚型负极板厚度为2.1mm~4.0mm。在蓄电池槽体积相同的条件下,采用薄极板,必定会使极板数量增多,增加了极板表面积;在蓄电池槽体积相同的条件下,采用本发明薄极板后极板数量为采用现有厚极板的1.4~2倍。极板表面积增大,输出功率大幅提高,在蓄电池槽体积相同的条件下,极板表面积提高1.4~2倍、输出功率提高1.3~1.6倍。
(3)本发明采用连续制造工艺,克服了传统方法铸造大容量薄型板栅成型难的问题。现有技术中,薄型板栅栅筋较细,采用传统铸造方法时:合金→加热为熔融液→模腔内冷却为板栅,由于模具温度的均衡性、合金液流动性与冷却速度等原因,使得制得的板栅栅筋更细、易断裂,浇铸不满、变形严重;板栅涂填铅膏时,铅膏涂填厚度不均匀,最终影响产品性能。本发明采用步骤a)的方法,先将合金加热为熔融液,然后熔融液通过连续铸造、轧制形成铅带,最后将铅带机械冲制成网格状板栅带,整形成多边形形成正板栅,同时也可将栅筋在厚度方向变形0mm~0.5mm,使正板栅总厚度≥正板栅基厚(即铅带厚度);本发明采用步骤b)的方法,采用连铸辊压技术,其灵活性高于传统工艺,可以制造更薄的板栅,从而克服了传统方法铸造大容量薄型板栅成型难的问题,也解决了现有技术生产效率较低、质量不均衡问题及薄型极板涂膏、装配过程变形问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)极板制造
将铅合金加热为熔融液,连续铸造、轧制形成1.4mm厚铅带,再将铅带传送到冲压设备,在冲压设备作用下,将铅带冲制成网格状板栅带,冲制好的板栅带被传送到板栅整形设备,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成六边形,形成总厚为1.9mm的正板栅带;
(2)负板栅采用连铸辊压工艺,将熔融铅合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成1.2mm厚负板栅带;
(3)用连续涂板机将铅膏填涂在正、负板栅上,两面覆涂板纸,经过表面干燥、滚切、固化干燥制成正、负生极板。正极板厚度2.3mm,负极板厚度1.6mm。
(4)蓄电池装配
将上述方法制造的正生极板、负生极板与其他部件装配成2V1000Ah型蓄电池,然后灌入电解液充电后形成成品蓄电池。对成品蓄电池进行15min恒功率放电检验,其输出功率为2780W,与采用传统工艺制造的同规格蓄电池相比,输出功率提高了35%。
实施例2
(1)极板制造
将铅合金加热为熔融液,连续铸造、轧制形成1.2mm厚铅带,再将铅带传送到冲压设备,在冲压设备作用下,将铅带冲制成网格状板栅带,冲制好的板栅带被传送到板栅整形设备,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成六边形,形成总厚为1.6mm的正板栅带;
(2)负板栅采用连铸辊压工艺,将熔融铅合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成1.0mm厚负板栅带;
(3)用连续涂板机将铅膏填涂在正、负板栅上,两面覆涂板纸,经过表面干燥、滚切、固化干燥制成正、负生极板。正极板厚度2.0mm,负极板厚度1.3mm。
(4)蓄电池装配
将上述方法制造的正生极板、负生极板与其他部件装配成2V400Ah型蓄电池,然后灌入电解液充电后形成成品蓄电池。对成品蓄电池进行15min恒功率放电检验,其输出功率为1190W,与采用传统工艺制造的同规格蓄电池相比,输出功率提高了42%。
实施例3
(1)极板制造
将铅合金加热为熔融液,连续铸造、轧制形成0.9mm厚铅带,再将铅带传送到冲压设备,在冲压设备作用下,将铅带冲制成网格状板栅带,冲制好的板栅带被传送到板栅整形设备,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成六边形,形成总厚为1.2mm的正板栅带;
(2)负板栅采用连铸辊压工艺,将熔融铅合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成0.7mm厚负板栅带;
(3)用连续涂板机将铅膏填涂在正、负板栅上,两面覆涂板纸,经过表面干燥、滚切、固化干燥制成正、负生极板。正极板厚度1.6mm,负极板厚度1.0mm。
(4)蓄电池装配
将上述方法制造的正生极板、负生极板与其他部件装配成2V200Ah型蓄电池,然后灌入电解液充电后形成成品蓄电池。对成品蓄电池进行15min恒功率放电检验,其输出功率为630W,与采用传统工艺制造的同规格蓄电池相比,输出功率提高了53%。

Claims (4)

1.一种阀控式铅酸蓄电池的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
a)正板栅铸造:将铅合金加热为熔融液,然后连续铸造、轧制形成铅带,将一定厚度的铅带传送到冲压设备,在冲压设备作用下,将铅带冲制成网格状板栅带,冲制好的板栅带被传送到板栅整形设备,将栅筋截面和边框截面由矩形整形成多边形,多边形的边数≥6,同时也将栅筋在厚度方向变形为>0mm且≤0.5mm,使正板栅总厚度>正板栅基厚;
b)负板栅铸造:将熔融合金液连续注入固定模具与滚动模具之间,形成负板栅带;
c)生极板制造:正、负板栅经连续涂膏、表面干燥、滚切、固化制成正、负生极板;
d)蓄电池装配:将步骤 c)得到的正、负生极板与其他部件进行装配,然后灌入电解液充电后形成成品蓄电池;
步骤 a)中连续铸造、轧制形成铅带为:将熔融合金液通过铸带设备连续铸造成 10mm~20mm 的厚铅带,厚铅带经过连续轧制达到设计要求的正板栅铅带基厚;设计要求的正板栅铅带基厚为≥ 0.9mm且<1.2mm;
所述成品蓄电池的正板栅总厚度 1.2mm~1.9mm,正极板厚度1.6mm~2.3mm;负板栅厚度 1.0mm~1.3mm,负极板厚度 1.0mm~1.6mm。
2.根据权利要求 1 所述的阀控式铅酸蓄电池的制备方法,其特征在于:步骤 b)中的合金液为铅合金。
3.根据权利要求 1 所述的阀控式铅酸蓄电池的制备方法,其特征在于:步骤 c)连续涂膏时在生极板两面覆涂板纸。
4.根据权利要求 1 所述的阀控式铅酸蓄电池的制备方法,其特征在于:步骤 d)所述的其他部件为蓄电池槽、电池盖和极柱。
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