CN113471448A - 一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅 - Google Patents

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Abstract

一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，矩形边框的两条竖向侧边框的内侧为凹凸起伏的波浪形。试验表明，本发明板栅通过耐腐蚀试验后，长大变形比原有结构的板栅降低了40％‑60％，因长大造成的汇流排接触短路问题可得到较为根本解决，同时因为板栅边框形状变化及粗糙度的增大，提高了板栅与活性物质的结合，对蓄电池寿命也将带来一定的益处。

Description

一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅
技术领域
本发明涉及一种蓄电池部件，特别是抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，属蓄电池技术领域。
背景技术
随着汽车工业、储能等领域的飞速发展，对铅酸蓄电池的性能要求越来越高。特别是对蓄电池的寿命特性有了更高的要求。铅酸蓄电池一个重要的失效模式是极板长大，特别是正极板处于高电位状态，极易发生板栅氧化腐蚀，一个突出表现为极板长大与负极汇流排接触而发生短路。极板长大的原因：一方面是充电过程板栅的氧化腐蚀，另一方面是放电过程正极活性物质PbO2转化为PbSO4发生体积膨胀。具体来说，铅酸蓄电池使用过程会析出氧气，不但会氧化极板活性物质，还会氧化板栅合金，使板栅表面的Pb氧化为PbOx(1≤x≤2)氧化腐蚀膜，由于PbOx比Pb具有更大的摩尔体积，因此产生应力导致板栅变形长大。此外，由于正极活性物质PbO2在放电过程转化为摩尔体积更大的PbSO4，即正极活性物质发生膨胀，从而引起极板变形长大。
发明内容
本发明针对解决现有技术问题，提供一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，从而有效解决正极板在寿命周期内向上长大与负极汇流排发生接触短路引起的蓄电池失效问题。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，矩形边框的两条竖向侧边框的内侧为凹凸起伏的波浪形。
一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，矩形边框的上边框和两条竖向侧边框的正反两面上分布凹坑。
上述抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，凹坑间距5-10毫米，凹坑深度为板栅厚度的0.1-0.5倍。
一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，矩形边框的一条或两条竖向侧边框的内侧设置缺口，位于两条不同竖向侧边框的缺口错位设置。
上述抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，缺口的深度B为板栅厚度的0.1-0.3，缺口的高度H为板栅厚度的0.3-0.5，相邻缺口的间距为5-20毫米。
上述抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，筋条包括竖向筋条和横向筋条，所述横向筋条为直形，所述竖向筋条为波浪形。
本发明基于对极板长大的原因进行研究分析的基础上，对现有板栅的结构进行了改进，其结构特点如下：1、改变板栅筋条特别是两个垂直边框的形状，侧边框由竖直改为内侧呈现波浪形状；2、在两个侧边框及上边框上间隔制作出凹坑，释放板栅发生氧化时产生的应力；3、在单侧或双侧竖向边框间隔制作缺口结构，起到改变应力方向的作用。上述结构设计有效消除应力集中及板栅因为下部有壳体底部束缚，只能向上长高的弊端，解决因为极板长大造成的短路问题，提高蓄电池的使用寿命。试验表明，本发明板栅通过耐腐蚀试验后，长大变形比原有结构的板栅降低了40％-60％，因长大造成的汇流排接触短路问题可得到较为根本解决，同时因为板栅边框形状变化及粗糙度的增大，提高了板栅与活性物质的结合，对蓄电池寿命也将带来一定的益处。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明第一实施方案的结构示意图；
图2是本发明第二实施方案的结构示意图；
图3是本发明第三实施方案的结构示意图；
图4是图3中A处的局部放大视图；
图5是本发明第四实施方案的结构示意图；
图6是本发明第五实施方案的结构示意图。
图中各标号为：1、矩形边框，2、板耳，3、凹坑，4、缺口，5、横向筋条，6、竖向筋条。
具体实施方式
参看图1，本发明所述板栅包括矩形边框1，在矩形边框的顶部设有板耳2。图1所示本发明第一实施方案，该方案将矩形边框的两条竖向侧边框的内侧边设计为凹凸起伏的波浪形。根据板栅规格不同，波浪形的波高为1-10毫米，波距为波高的1-2倍。侧边框的内侧边设计波浪形，可以减轻氧化时的应力集中、垂直上长等问题，减缓极板长高程度。试验表明，采用竖向侧边框内侧为波浪形的板栅，与同样型号的直边板栅对比，板栅发生严重腐蚀后的极板长大减缓了50％。
图2所示本发明第二实施方案，该方案在矩形边框的上边框和两条竖向侧边框的正反两面上分布凹坑3，板栅正反两面的凹坑位置要错开。凹坑间距5-10毫米，凹坑深度尺寸为板栅厚度尺寸的0.1-0.5倍。设置凹坑可以释放板栅发生氧化时产生的应力，改变板栅的长大方向。试验表明，上边框和两条竖向侧边框采用凹坑结构后，与同样型号的平板板栅对比，板栅发生严重腐蚀后的极板长大减缓了60％
本发明还可以采在用矩形边框的两条竖向侧边框的内侧设置缺口的方案。图3、图4所示为本发明第三实施方案，该实施方案在一条竖向侧边框的内侧设置缺口4，缺口的形状为矩形。图5所示为本发明第四实施方案，该实施方案是在矩形边框的两条竖向侧边框的内侧均设置缺口，位于两条不同竖向侧边框的缺口错位设置，缺口4的形状为半圆形。无论缺口采用何种形状，缺口的深度B(横向尺寸)为板栅厚度的0.1-0.3，缺口的高度H(竖向尺寸)为板栅厚度的0.3-0.5，如图4所示。试验表明，本发明第四实施方案的板栅与同批次同型号未经过缺口处理的板栅对比，板栅发生严重腐蚀后的极板长大减缓了60％。
参看图5，本发明第五实施方案是矩形边框内设置的横向筋条5为直形，竖向筋条6为波浪形，将板栅的竖向筋条设计为波浪形，与第一实施方案有异曲同工之妙。若将第五实施方案与第一实施方案复合，则效果优于第一实施方案。
需指出，以上实施方案仅是本发明的部分方案，在上述方案的基础上所做出的不同组合和改进也为本发明的保护范围。
综上所述，本发明设计的板栅通过耐腐蚀试验后，长大变形比现有板栅降低了40％-60％，因长大造成的与负极汇流排接触短路问题可得到有效解决；同时因为板栅边框、筋条形状变化和粗糙度的增大，提高了板栅与活性物质的结合，对蓄电池寿命也将带来一定的益处。以EFB60Ah电池为例，极板上沿距汇流排底部15mm，按长大速率计算，其它性能保持不变的情况下，可延长使用1年而不会发生接触短路。

Claims (6)

1.一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，其特征在于：矩形边框的两条竖向侧边框的内侧为凹凸起伏的波浪形。
2.一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条其特征在于：矩形边框的上边框和两条竖向侧边框的正反两面上分布凹坑。
3.根据权利要求2所述的抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，其特征在于：凹坑间距5-10毫米，凹坑深度为板栅厚度的0.1-0.5倍。
4.一种抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，包括矩形边框，边框内分布筋条，其特征在于：矩形边框的一条或两条竖向侧边框的内侧设置缺口，位于两条不同竖向侧边框的缺口错位设置。
5.根据权利要求4所述的抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，其特征在于：缺口的深度B为板栅厚度的0.1-0.3，缺口的高度H为板栅厚度的0.3-0.5，相邻缺口的间距为5-20毫米。
6.根据权利要求1所述的抑制铅酸蓄电池极板长大的板栅，其特征在于：筋条包括竖向筋条和横向筋条，所述横向筋条为直形，所述竖向筋条为波浪形。
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