CN207183413U - 一种放射式圆弧波纹状结构的板栅 - Google Patents

一种放射式圆弧波纹状结构的板栅 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于一种放射式圆弧波纹状结构的板栅;该板栅包括边框,边框顶部设有极耳,边框的内部设有圆弧波纹状横筋条和放射式纵向竖筋条;边框的横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,所述该六边形结构的宽度等于长度的75%~85%;极耳设置在顶部边框总宽度的1/2‑(7~12)mm处,极耳与顶部边框之间为弧形极耳连接部,弧形极耳连接部低部的高度与侧部边框顶部的高度之差为1~3mm;具有既不增加板栅重量,又不减少活性物质的涂膏量,能够解决电池反复充放电过程中活性物质的泥化,提高电池循环寿命,同时减小电池内阻,提高了电池大电流充放电性能和增加电池容量的优点。

Description

一种放射式圆弧波纹状结构的板栅
技术领域
[0001]本实用新型属于蓄电池用板栅技术领域,具体涉及一种放射式圆弧波纹状结构的 板栅。
背景技术
[0002]众所周知,蓄电池的核心是极板,其生产成本占蓄电池总成本的70%以上,蓄电池 极板的重量直接影响蓄电池各项技术指标的优劣,而极板性能指标的基础与板栅结构的 设计密切相关。
[0003]目前广泛使用的板栅结构为横平竖直的矩形结构,极耳位置偏向一边,这种结构 的板栅内阻最大,电池大容量充放电特性不好,电池使用一段时间后,铅膏泥化,严重影响 蓄电池使用寿命,这种古老的板栅结构设计是缘于当时规模加工设备自动化程度低,无法 创新设计及实施,最终将会逐步退出历史舞台。近几十年来,随着模具加工设备自动化程度 的提高,出现了一种放射状板栅设计,极耳位置也逐渐向中间移动确实减少了部分内阻,电 池大电流充放电特性有所改善,但电池使用一段时间后,铅膏泥化问题没有解决,蓄电池使 用寿命没有改善。
[0004]经解解剖失败电池发现一个重要现象,铅膏泥化都集中在极耳及其下部3/1的位 置,越到极板两侧和下部极板越完好,通过分析得到如下结论:1 •板栅是电池极板活性物质 的集流体,板栅下部每个栅格结点导出的电流,只有极耳附近栅格结点导出电流的1%〜 〇 • 3% (随板栅面积而变化),板栅面积越大,板栅下部栅格结点导出电流越小,而极耳附近的 栅格结点电流是下部栅格结点电流的集合,因而靠近极耳部分的栅格结点的电流是板栅下 部栅格结点电流的100倍以上,导致靠近极耳附近栅格电流聚集,发热变形严重。2.电池充、 放电过程中,活性物质也在反复膨胀和收缩变化,某部分电流越大,活性物质的膨胀和收缩 量越大,这是导致普通板栅结构,极耳附近活性物质容易泥化的重要原因。3.根据导体电阻 计算公式:R=PS/V,当材料电阻系数p及材料长度L相同时,其阻值与材料截面积成反比。为 了减少内阻,降低由板栅集流而导致的温开,并能减少活性物质的膨胀和收缩量,只有增大 板栅各筋条的,面积或数量,这又反过来减少了活性物质的涂膏量,降低了电池容量,因而 板栅结构必须采取新的设计,才能突破传统结构带来的桎梏。 实用新型内容
[0005]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种既不增加板栅重量,又不 减少活性物质的涂膏量,并且能够解决电池反复充放电过程中活性物质的泥化,提高了电 池循环寿命,同时减小了电池内阻,提高了电池大电流充放电性能和增加电池容量的一种 放射式圆弧波纹状结构的板栅。
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:该板栅包括边框,边框顶部设置 有极耳,边框的内部设置有圆弧波纹状横筋条和放射式纵向竖筋条;所述的边框的横截面 为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,所述该六边形结构的宽度等于长 度的75%〜85%;所述的极耳设置在顶部边框总宽度的1/2-(7〜l2)mm处,极耳与顶部边框之 间为弧形极耳连接部,弧形极耳连接部与侧部边框之间的顶部边框为向下的斜坡状,弧形 极耳连接部低部的高度与侧部边框顶部的高度之差为1〜3mm;所述的圆弧波纹状横筋条的 弧度为1 • 1〜1.25rad,横截面为钻石状半筋结构,钻石状半筋结构交替设置,钻石状半筋结 构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2〜0.3mm;所述的放射式纵向竖筋条的横截面为上 边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,六边形结构上边和下边之间为六边形 结构的长度,所述边框的宽度与六边形结构的长度之差为〇•2〜0.4mm;放射式纵向竖筋条 顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条底部的横截面积;放射式纵向竖筋条的顶部两端分 别通过第一圆弧板与顶部边框底部相连,放射式纵向竖筋条的底部两端分别通过第二圆弧 板与底部边框顶部相连。
[0007]优选地,所述的放射式纵向竖筋条底部上边长度为放射式纵向竖筋条顶部上边长 度的50〜60%。
[0008]优选地,所述的两个侧部边框之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋。
[0009]优选地,所述的圆弧加强筋横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六 边形结构,圆弧加强筋为两条,其分别设置在侧部边框的三分之一处和三分之二处。
[0010]优选地,所述的圆弧加强筋上边或下边与侧部边框之间的距离为0.1 mm。
[0011]优选地,所述的顶部边框和底部边框之间若干个放射式纵向加强筋。
[0012]优选地,所述的放射式纵向加强筋横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相 等的六边形结构,该六边形结构上边和下边之间为该六边形结构的长度,顶部边框的宽度 与该六边形结构的长度之差为0.1〜0.2mm;放射式纵向加强筋为两条,其分别设置在顶部 边框的三分之一处和三分之二处。
[0013]本实用新型具有既不增加板栅重量,又不减少活性物质的涂膏量,并且能够解决 电池反复充放电过程中活性物质的泥化,提高了电池循环寿命,同时减小了电池内阻,提高 了电池大电流充放电性能和增加电池容量的优点。
附图说明
[0014]图1为本实用新型的结构示意图。
[0015]图2为图1中A部分的局部放大图。
[0016]图3为图1中A-A向视图。
[0017]图4为图1中B-B向视图。
[0018]图5为图1中C-C向视图。
具体实施方式
[0019] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明 本^用新型的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁,各图中 只示意性地表示出了与实用新型相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。
[0020] 如图丨、2、3、4、5所示,本实用新型为一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,该板栅包 括边框2,边框2顶部设置有极耳丨,边框2的内部设置有圆弧波纹状横筋条6和放射式纵向竖 筋条5;所述的边框2的横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,所述 该六边形结构的宽度等于长度的75%〜85%;所述的极耳1设置在顶部边框2总宽度的1/2-(7 〜12) mm处,极耳1与顶部边框2之间为弧形极耳连接部3,弧形极耳连接部3与侧部边框2之 间的顶部边框2为向下的斜坡状,弧形极耳连接部3低部的高度与侧部边框2顶部的高度之 差为1〜3mm;所述的圆弧波纹状横筋条6的弧度为1.1〜1.25rad,横截面为钻石状半筋结 构,钻石状半筋结构交替设置,钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2〜 0.3mm;所述的放射式纵向竖筋条5的横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六 边形结构,六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度,所述边框2的宽度与六边形结 构的长度之差为0.2〜0.4ram;放射式纵向竖筋条5顶部的横截面积大于放射式纵向竖筋条5 底部的横截面积;放射式纵向竖筋条5的顶部两端分别通过第一圆弧板4与顶部边框2底部 相连,放射式纵向竖筋条5的底部两端分别通过第二圆弧板9与底部边框2顶部相连。所述的 放射式纵向竖筋条5底部上边长度为放射式纵向竖筋条5顶部上边长度的50〜60%。所述的 两个侧部边框2之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋7。所述的圆弧加强筋7横截面为上 边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,圆弧加强筋7为两条,其分别设置在侧 部边框2的三分之一处和三分之二处。所述的圆弧加强筋7上边或下边与侧部边框2之间的 距离为〇• 1 mm。所述的顶部边框2和底部边框2之间若干个放射式纵向加强筋8。所述的放射 式纵向加强筋8横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,该六边形结 构上边和下边之间为该六边形结构的长度,顶部边框2的宽度与该六边形结构的长度之差 为0.1〜0.2mm;放射式纵向加强筋8为两条,其分别设置在顶部边框2的三分之一处和三分 之二处。
[0021]本实用新型克服了传统观念将原来矩形板栅的竖筋改为放射性竖筋(S卩:放射式 纵向竖筋条5),并且重点是将该放射性竖筋截面积改为下面小和上面大的结构;其符合电 池集流的客观规律,在不增加板栅重量的前提下,板栅集流特性明显提高。放射状竖筋的数 量在极耳部分密度高,逐渐向两侧疏稀,有效解决了电池充放电过程中,电池密度大的部位 膨胀收缩量,同时遏制了电池反复充放电过程中的活性物质泥化现象,有效延长电池寿命。 其次,板栅的横筋条废弃了长期以来惯用的平行设计方案,创新设计了以极耳1为中心,波 纹圆弧状设计,减少了每个集流节点到极耳1的距离,明显的降低了板栅内阻。最后极耳位 置尽量向中间移动,利于波纹圆弧横筋的设计,同时减小了极耳1两侧集流节点的均匀性, 进一步降低了板栅内阻。本实用新型特别适用于动力型、启动型、储能型涂膏式铅酸(含胶 体)蓄电池,使用本实用新型的结构在同等极板面积、厚度、重量前提下,用相同工艺生产的 铅酸蓄电池,按GJB4284-2001国军标标准检测、对比,循环寿命提高了50%以上,内阻减小 25%左右,并且在低温-25°C的环境下放电能力能够提高到额定容量的85%,并且在低温-40 °C的环境下放电能力提高到额定容量的45%,用30IioA放电3min,电池外观良好,电池电压高 达1.93V/格;本实用新型的结构包括极耳1、边框2,边框2内设有放射式纵向竖筋条5和圆弧 波纹状横向筋条5,所述放射式纵向竖筋条5的宽度与上边框连接处最大,逐渐线性减窄至 与下边框连接,达到上边框连接处宽度的50%左右,并设有两条加强筋,所述圆弧波纹状横 筋条,弧度为1 • 1-1.25rad,弧度截面为钻石状半筋条,也设有两条加强筋,放射式纵向筋条 的两端与边框连接设计有第一圆弧板4和第二圆弧板9连接,确保了板栅集流的科学性及板 栅结构的可靠性,有效降低了蓄电池内阻,解决了蓄电池使用过程中极板上部铅膏泥化、剥 落的弊端,延长了蓄电池寿命,并间接提高了蓄电池低温放电性能。
[0022]本实用新型提供了一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,以解决蓄电池使用过程 中,极板上部(特别是靠近极耳下方板栅2/3左右面积处)铅膏泥化、剥落的弊端。因为蓄电 ,充/放电过程不仅是氧化/还原的化学变化过程,同时伴随着活性物质(涂在板栅上的铅 膏)的膨胀/收缩的物理变化过程,由于极耳下方板栅2/3左右面积处电流密度最大,活性物 质的膨胀/收缩变化也最大,必须纠正以往极板由横、竖筋条间隔的面积处处相等的错误设 计,而应采取靠近极耳下方2/3左右极板面积处,横、竖筋条间隔要小,远离极耳下方的极板 面积处,横、竖筋条间隔逐渐加大,有效解决靠近极耳下方板栅2/3左右面积处铅膏泥化、剥 落的弊端,同时极板集流特性科学合理,板栅内阻减小,在相等面积、厚度的前提下,涂膏量 增加了 5%〜10%,有效提局了极板容量和低温放电、大电流放电能力。
[0023]以上显^和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界 定。

Claims (7)

1.一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:该板栅包括边框(2),边框(2)顶部 设置有极耳(1),边框(2)的内部设置有圆弧波纹状横筋条(6)和放射式纵向竖筋条(5); 所述的边框(2)的横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,所述 该六边形结构的宽度等于长度的75%〜85%; 所述的极耳(1)设置在顶部边框(2)总宽度的1/2-(7〜12)mm处,极耳(1)与顶部边框 (2)之间为弧形极耳连接部(3),弧形极耳连接部(3)与侧部边框(2)之间的顶部边框(2)为 向下的斜坡状,弧形极耳连接部(3)低部的高度与侧部边框(2)顶部的高度之差为1〜3mm; 所述的圆弧波纹状横筋条(6)的弧度为1.1〜1.25rad,横截面为钻石状半筋结构,钻石 状半筋结构交替设置,钻石状半筋结构的边缘与边框的边缘之间的距离为0.2〜0.3mm; 所述的放射式纵向竖筋条(5)的横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六 边形结构,六边形结构上边和下边之间为六边形结构的长度,所述边框(2)的宽度与六边形 结构的长度之差为0.2〜0.4mm;放射式纵向竖筋条(5)顶部的横截面积大于放射式纵向竖 筋条(5)底部的横截面积;放射式纵向竖筋条(5)的顶部两端分别通过第一圆弧板(4)与顶 部边框(2)底部相连,放射式纵向竖筋条(5)的底部两端分别通过第二圆弧板(9)与底部边 框(2)顶部相连。
2. 根据权利要求1所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的放射 式纵向竖筋条(5)底部上边长度为放射式纵向竖筋条(5)顶部上边长度的50〜60%。
3. 根据权利要求1所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的两个 侧部边框(2)之间设有若干个全筋结构的圆弧加强筋(7)。
4. 根据权利要求3所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的圆弧 加强筋(7)横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,圆弧加强筋(7) 为两条,其分别设置在侧部边框(2)的三分之一处和三分之二处。
5. 根据权利要求4所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的圆弧 加强筋(7)上边或下边与侧部边框(2)之间的距离为0.1 mm。
6. 根据权利要求1所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的顶部 边框(2)和底部边框(2)之间若干个放射式纵向加强筋(8)。
7. 根据权利要求6所述的一种放射式圆弧波纹状结构的板栅,其特征在于:所述的放射 式纵向加强筋(8)横截面为上边和下边短且相等,其余边长且相等的六边形结构,该六边形 结构上边和下边之间为该六边形结构的长度,顶部边框(2)的宽度与该六边形结构的长度 之差为0.1〜0.2mm;放射式纵向加强筋(8)为两条,其分别设置在顶部边框(2)的三分之一 处和二分之二处。
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