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
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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