CN107946664A - 储能用管式胶体铅碳电池 - Google Patents

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树荣亮
徐冬明
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Abstract

本发明公开了一种储能用管式胶体铅碳电池，它包括正极板、套管、负极板、负极铅膏、隔板、电池槽、电解质和电池盖。所述正极板为管式结构，其骨架用高含锡量的铅钙合金压铸成形。所述套管用无纺布制成。所述负极铅膏在传统配比的基础上，添加微量的碳材料。所述隔板用PVC材料制造。所述电解质为胶状。本发明通过上述结构改进设计及材料组分的改良设计，制成的样品额定容量、循环寿命次数和充电接受能力，均比现有技术产品的性能有很大提高，完全满足互联网及清洁能源等高科技装备的配套要求。

Description

储能用管式胶体铅碳电池
技术领域
本发明涉及一种用于储能的电池，具体地讲，本发明涉及一种用于储能的铅碳电池，特别是储能用管式胶体铅碳电池。
背景技术
长期以来，传统的铅酸蓄电池作为主流储能设备广泛应用于各行各业。当今，随着互联网及清洁能源等高科技行业的发展，对配套的相关储能设备提出了更高、更新技术要求，否则不能配套。例如，新型储能电池欠充循环性能指标很高，传统的铅酸蓄电池正负极板都是平板结构，此种结构的负极板受硫酸盐化问题影响，欠充循环性能普遍达不到配套要求。近几年新发展的铅碳电池欠充循环性能虽然比传统铅酸蓄电池有了很大提高，仍然达不到现代高科技设备的配套要求。若过多地解决负极板硫酸盐化问题，又引发出正极活性物质软化和板栅腐蚀问题，这些问题即转为储能电池失效的主要原因。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提出一种选材合理、结构简单、制作容易的储能用管式胶体铅碳电池。该电池欠充循环性能好、充电接受性能优越。
本发明通过下述技术方案实现技术目标。
储能用管式胶体铅碳电池，它包括正极板、套管、负极板、负极铅膏、隔板、电池槽、电解质和电池盖。所述电池槽是一种与电池盖配套的矩形容器，内腔中按结构设计位置有序排列正极板、隔板和负极板。所述隔板用PVC材料制造。所述电解质呈胶状，电解质填充在电池槽内安置的正极板、隔板和负极板之间。其改进之处在于：所述正极板为管式结构，其骨架用含锡的铅钙合金制造。所述套管为软质圆管，套合在正极板外壁上的套管包裹活性物质。所述负极铅膏在传统铅酸蓄电池用铅膏配比的基础上，添加按重量百分比0.9～1.0%计量的高纯度碳材料。
作为进一步改进方案，所述正极板的骨架用含锡量按重量比1.4～2.6%计量的铅钙合金制造。
作为进一步改进方案，所述套管是一种薄壁软管，其材质为无纺布。
作为进一步改进方案，所述负极铅膏中添加的碳材料粒径为0.01～0.05µm、比表面积200～260㎡/g、电导率100～150s/cm。
作为进一步改进方案，所述隔板孔率指标为90～98%。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：
1、正极板管式结构简单，制作难度小；
2、管式正极板外壁上涂抹的活性物质由套管包裹，可显著减少活性物质软化脱落问题，从而提高配套蓄电池欠充循环性能；
3、隔板用PVC材质制造，这种多孔率隔板具有更大的电解质存储空间及更优的离子传递性能；
4、内置的胶体电解质为富液量设计，蓄电池在高温及过充电情况下不易出现干涸现象，也不会出现漏液及分层现象。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
图1所示储能用管式胶体铅碳电池，它包括正极板1、套管2、负极板3、负极铅膏4、隔板5、电池槽6、电解质7和电池盖8。所述电池槽6是一种与电池盖8配套的矩形容器，内腔中按结构设计位置有序排列6片正极板1、隔板5和7片负极板3。所述正极板1采用管式结构设计，而且正极板1用含锡的铅钙合金压铸成形，本实施例制作2V300Ah储能用管式胶体铅碳电池，其中的正极板1单片标称容量50Ah，压铸成形的正极板1骨架所用铅钙合金含锡量按重量比计量为2.0%，这种含锡的铅钙合金制成的正极板1抗蠕变能力和耐腐蚀性能有了很大提高。所述套管2是一种用无纺布制成的薄壁软管，涂在正极板1外壁上的活性物质由套管2包裹，可显著减少或延缓活性物质软化脱落问题发生。为了进一步减缓电极硫酸盐化问题和提高充电接受能力，在负极铅膏4传统配比的基础上，添加按重量百分比1.0%计量的高纯度、高比表面积的碳材料。本实施例中添加的碳材料粒径为0.05µm、比表面积200㎡/g、电导率100s/cm。所述隔板5用PVC材料制作，制成的隔板5孔率为98%。所述电解质7呈胶状，电解质7填充在电池槽1内置的正极板1、隔板5和负极板3之间，最终用电池盖8封装电池槽6，完成电池的组装。
实施例2
实施例2和实施例1规格和结构相同，仅对其中有范围的指标进行调整性验证。例如，压铸成形的正极板1骨架所用铅钙合金含锡量调整按重量比计量为1.4%，在负极铅膏4中添加按重量百分比0.9%计量的碳材料，碳材料粒径为0.01µm、比表面积230㎡/g、电导率130s/cm。用PVC材料制成的隔板5孔率为95%。
实施例3
实施例3和实施例1规格和结构相同，仅对其中有范围的指标进行调整性验证。例如，压铸成形的正极板1骨架所用铅钙合金含锡量调整按重量比计量为2.6%，在负极铅膏4中添加按重量百分比0.95%计量的碳材料，碳材料粒径为0.03µm、比表面积260㎡/g、电导率150s/cm。用PVC材料制成的隔板5孔率为90%。
上述每项实施例均制成8只样品，共24只样品，验证测试前电池化成采用“深放电法”工艺，化成深放电后倒出电池内部残留的酸液，灌入胶体电解质后进行充放电。电池下线后静置48小时，按照容量放电压压差20mv、开路电路12mv各抽取6只进行验证测试。测试方法按GB/T22473-2008《储能用铅酸蓄电池》进行，然后与现有技术同规格的电池性能进行对比。测试用设备选用美国迪卡龙12V300A蓄电池循环检测仪。
1、容量衰减速度对比测试
实施例1样品循环500次容量为额定容量111%，循环至1000次时容量为额定容量111.6%。实施例2样品循环500次容量为额定容量113%，循环至1000次时容量为额定容量为113.4%。实施例3样品循环500次容量为额定容量112.4%，循环至1000次时容量为额定容量112.7%。三项实施例的容量均略有上升，而现有技术同规格电池循环500次容量为额定容量82%，容量衰减了18%，循环至1000次时容量为额定容量62.1%，容量衰减约38%。
2、循环寿命次数对比测试
按照上述标准规定的循环寿命制式进行循环寿命次数对比测试，循环寿命次数截止同一实施例的电池放电容量低于额定容量60%时。实施例1电池循环寿命次数为5520次，实施例2电池循环寿命为5600次，实施例3电池循环寿命为5500次。现有技术同规格电池循环寿命仅有1200次。
3、充电接受能力对比测试
本实施例的样品和现有技术同规格产品均以33A放电5小时，再放入0℃低温室中24小时，取出后在1分钟内用恒定电压14.4V进行充电10分钟，然后分别检测三个实施例的样品和现有技术产品的最大充电电流，实施例1为96A，实施例2为98A、实施例3为99A，而现有技术电池充电电流只有50A左右。
综上所述，本发明中三项实施例的额定容量、循环寿命次数和充电接受能力，均比现有技术产品的性能有很大提高，其中数实施例2最佳。

Claims (5)

1.一种储能用管式胶体铅碳电池，它包括正极板（1）、套管（2）、负极板（3）、负极铅膏（4）、隔板（5）、电池槽（6）、电解质（7）和电池盖（8）；所述电池槽（6）是一种与电池盖（8）配套的矩形容器，内腔中按结构设计位置有序排列正极板（1）、隔板（5）和负极板（3）；所述隔板（5）用PVC材料制造；所述电解质（7）呈胶状，电解质（7）填充在电池槽（6）内安置的正极板（1）、隔板（5）和负极板（3）之间；其特征在于：所述正极板（1）为管式结构，其骨架用含锡的铅钙合金制造；所述套管（2）为软质圆管，套合在正极板（1）外壁上的套管（2）包裹活性物质；所述负极铅膏（4）在传统铅酸蓄电池用铅膏配比的基础上，添加按重量百分比0.9～1.0%计量的高纯度碳材料。
2.根据权利要求1所述的储能用管式胶体铅碳电池，其特征在于：所述正极板（1）的骨架用含锡量按重量比1.4～2.6%计量的铅钙合金制造。
3.根据权利要求1所述的储能用管式胶体铅碳电池，其特征在于：所述套管（2）是一种薄壁软管，其材质为无纺布。
4.根据权利要求1所述的储能用管式胶体铅碳电池，其特征在于：所述负极铅膏（4）中添加的碳材料粒径为0.01～0.05µm、比表面积200～260㎡/g、电导率100～150s/cm。
5.根据权利要求1所述的储能用管式胶体铅碳电池，其特征在于：所述隔板（5）孔率指标为90～98%。
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