CN107275685A - 高温深循环用超级铅碳电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温深循环用超级铅碳电池，它包括正电极、负电板、电极套、隔膜正极柱、负极柱、电解液和电池壳。所述正电极外壁套装袋式隔板。所述负电板为复合材质制品，其材质在保持常规铅酸电池组分的基础上，又按质量百分比添加了1.0～3.0%的复合碳材料。所述电解液在常规铅酸电池配置的基础上，按质量百分比添加1.0～1.8%的磷酸和1.0～3.0%无水硫酸钠。所述催化阀是一种氢氧复合催化阀。本发明通过上述改进，显著提高了电池的欠充、过充电接受能力，以及高温循环寿命和高温浮充循环寿命，有效解决了电池在高温下易失水和循环寿命短的问题。本发明应用范围广，适合各种规格的高温深循环用超级铅碳电池配套。

Description

高温深循环用超级铅碳电池
技术领域
本发明涉及一种电池，具体地讲，本发明涉及一种铅碳电池，特别是一种高温深循环用超级铅碳电池。
背景技术
随着装备制造业的发展步伐，阀控式密封铅酸电池制造技术有了很大的提高，该产品广泛应用于电源储能系统中。近几年来，绿色能源产业得到了政府相关政策和资金方面的鼓励和扶持，该产业发展已初具规模。可是，利用风能和光伏能发电受自然因素影响较大，输出的电能稳定性相对较差，通常借助储能系统输出电能。蓄电池是电源储能系统的主体部件，其性能直接决定电源储能系统运行质量。现实中风能和光伏能装备应用环境相对较差，最大问题是露天运行温差大和充放电时间不固定。这种工况条件下，现有技术的阀控式铅酸电池性能不能满足配套要求，配套产品循环寿命短、运行维护成本大。
发明内容
本发明主要针对现有技术的阀控式密封铅酸电池配套风能、光伏能发电装置中，温度适应性差、板栅易腐蚀和鼓肚，以及易产生失水、循环寿命短的问题，提出一种耐温性能好，耐欠充、过充、过放能力强，循环寿命长的高温循环用超级铅碳电池。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
高温深循环用超级铅碳电池，它包括正电极、负电板、电极套、隔膜正极柱、负极柱、电解液和电池壳。其改进之处在于：所述正电极外壁套装袋式隔板。所述负电板为复合材质制品，其材质在保持常规铅酸电池组分的基础上，又按质量百分比添加1.0～3.0%的复合碳材料。所述电解液在常规铅酸电池配置的基础上，按质量百分比添加1.0～1.8%的磷酸和1.0～3.0%无水硫酸钠。所述催化阀是一种氢氧复合催化阀。
作为进一步改进方案，所述正电极外壁套装的袋式隔板材质为高强度无纺布。
作为进一步改进方案，所述复合碳材料由代号YP50、PBX51和FH4碳类材料等量混合而成。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、核心组件的材质改进方案实施难度小，可操作性强、应用成本低，易实施工业化生产；
2、在负电板中加入微量复合碳材料，直接改善导电能力，提高了电池欠充和过充能力，解决部分荷电下电池充电不足的问题；
3、在电解液中加入微量磷酸和无水硫酸钠，有利于防止电池在高温下循环后期产生枝晶短路，减缓容量下降速度；
4、采用氢氧复合催化阀，促使电池内产生的氢气和氧气复合，起到减小电池失水速度，有利于电池长期在低酸密度状态下工作，可减少板栅腐蚀，延长电池循环寿命。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明。
实施例1
高温深循环用超级铅碳电池，它包括正电极、负电板、电极套、隔膜正极柱、负极柱、电解液和电池壳。所述正电极外壁套装袋式隔板，本实施例应用的袋式隔板材质为高强度无纺布。套装的袋式隔板起到加强正电极活性物质在高温环境下的机械强度，再加上该材质耐腐蚀性能好，结构稳定，使得活性物质不易软化，也不会粘附到隔膜上，从而避免微孔堵塞，达到提高循环寿命的目的。为了进一步改善导电性能，所用负电板的材质与常规铅酸电池配套的负电板不同，本实施例在原有负电板材质的基础上按质量百分比添加1.5%的复合碳材料，所用复合碳材料由代号YP50、PBX51和FH4碳类材料等量混合而成。在负电板中加入微量复合碳材料，直接改善导电能力，显著提高了电池欠充和过充能力，解决部分荷电下电池充电不足的问题。本发明对电解液的组分也进行了调整，在常规铅酸电池配置的电解液基础上，本实施例按质量百分比添加1.3%的磷酸和1.5%无水硫酸钠。电解液改性后，有利于防止电池在高温下循环后期产生枝晶短路，减缓容量下降速度。电池在电化学过程中产生氢气，为了促进电池内的氢气与氧气复合，本发明在电池内配置氢氧复合催化阀，该阀起到减小电池失水速度，有利于电池长期在低酸密度状态下工作，这样既减少板栅腐蚀，又起到延长电池循环寿命的作用。
本实施例制成的样品2V100AH电池8只，性能测试执行国家相关标准，采用内化成三充两放制式，电池下线后静置48h，按容量放电压差25mV、端电压10mV，从8只电池样品抽取6只电池均分成2组，分别进行高温POSC10%～90%深循环寿命和高温浮充循环寿命测试。另外，在相同条件下对现有技术产品进行性能对比测试，所用检测设备采用48V100A型蓄电池循环检测仪，测试顺序如下：
1、高温POSC10%～90%深循环寿命测试
选择第1组的3只电池作高温深循环寿命测试，测试环境温度为45°±2°，循环制式：
a、0.2c放0.5h；
b、0.19c放4h；
c、2.35v/只，限流0.2c充4h；
d、重复b、c步骤，循环100次；
e、循环100次结束后以2.35v/cell，限流0.1c充电24h，充电结束再进行c10容量检测；
f、重复a-e步骤，直至核对性容量检测小于80%c10为止；
g、当核对容量检测小于80%c10时，需要再次确认。
（1）容量衰减速度
同样，选择第1电池组作容量衰减速度测试，当电池组循环至500次时，经测试得知，每只电池容量为初始容量的100%，无衰减。当循环至800次时，经测试每只电池容量为初始容量的97.1%，容量衰减2.9%。
对比例是现有技术相同规格产品，当电池循环至500次时容量为初始容量的88%，容量衰减12%。循环至900次时为初始容量的80%，容量衰减了20%。
由上可见，本发明容量衰减速度比现有技术产品低很多，所以循环寿命长。
（2）循环寿命次数。
按上述循环寿命制式循环至整组电池的放电容量低于额定容量的80%时，本发明第一电池组的电池循环次数为1600次，而现有技术的电池循环次数只有900次左右。
2、高温浮充循环寿命测试
选择第二电池组作高温浮充循环寿命测试，测试环境温度保持在55°±2°，循环制式为：电池以6.75V/单体浮充电压连续充电42d，然后将电池取出，在25°±2°环境中进行3h率放电测试，以此为1次循环，直至容量低于3h率额定容量的80%时，循环寿命测试结束。
按上述高温浮充循环寿命制式进行浮充循环，直至第二组每只电池的3h率放电容量低于额定容量的80%时，本发明实施例1的电池循环次数为15次，而现有技术的电池循环次数一般只有8次左右。
从上述测试结果表明，本发明实施例1制作的电池，高温循寿命和高温浮充循环寿命均高于同规格的现有技术产品，能够适应在高温环境下深循环使用。
实施例2
实施例2同实施例1的技术方案完全相同，测试制式也完全相同，不同之处仅是负电板中添加1.8%的复合碳材料，电解液中加入1.0%的磷酸和2.2%无水硫酸钠，测试结果与实施例1基本相似，故不重复叙述。

Claims (3)

1.一种高温深循环用超级铅碳电池，它包括正电极、负电板、电极套、隔膜正极柱、负极柱、电解液和电池壳；其特征在于：所述正电极外壁套装袋式隔板；所述负电板为复合材质制品，其材质在保持常规铅酸电池组分的基础上，又按质量百分比添加1.0～3.0%的复合碳材料；所述电解液在常规铅酸电池配置的基础上，按质量百分比添加1.0～1.8%的磷酸和1.0～3.0%无水硫酸钠；所述催化阀是一种氢氧复合催化阀。
2.根据权利要求1所述的高温深循环用超级铅碳电池，其特征在于：所述正电极外壁套装的袋式隔板材质为高强度无纺布。
3.根据权利要求1所述的高温深循环用超级铅碳电池，其特征在于：所述复合碳材料由代号YP50、PBX51和FH4碳类材料等量混合而成。
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