CN208522049U - 高功率铅酸蓄电池及其极群组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极群组件，包括平行设置于两端部的负极板以及平行设置于位于两端部的两负极板之间的正极板和负极板，各正极板与各负极板间隔设置，且相邻的正极板与负极板间设置有隔板；所述正极板上涂覆有含4BS涂层，所述负极板上涂覆有含碳涂层。该极群组件能够为高功率铅酸蓄电池放电过程中的硫酸铅结晶提供充足的晶种，以降低放电初期电池端电压下降速率，从而有效优化高功率铅酸蓄电池的峰值功率指标，进而优化高功率铅酸蓄电池的性能。本实用新型还公开了一种应用上述极群组件的高功率铅酸蓄电池。

Description

高功率铅酸蓄电池及其极群组件

技术领域

本实用新型涉及高功率铅酸蓄电池配套组件及工艺技术领域，特别涉及一种极群组件。本实用新型还涉及一种应用该极群组件的高功率铅酸蓄电池。

背景技术

随着国内外新能源产业的大力推广和快速发展，铅酸蓄电池作为新能源产业中的主导动力核心部件之一需求迅猛增长，同时，客户也对铅酸蓄电池的性能指标要求日趋提升，其中，铅酸蓄电池高功率性能就是通信、动力等领域的重点关注指标之一。铅酸蓄电池功率性能往往通过峰值功率指标进行反映，该指标的技术研究目前还没有革命性突破，国内外铅酸蓄电池行业生产商主要还是通过调整铅膏配方来优化峰值功率指标。

根据峰值功率计算公式看，峰值功率主要取决于电池开路电压和放电过程电压下降速率。电池开路电压越高，峰值功率越高，而电池开路电压和电解液密度成对应关系，提高电解液密度虽然会在初期提升峰值功率指标，但过高的电解液密度会对极板、板栅等造成严重腐蚀，影响电池使用寿命；放电过程电压下降速率和放电过程中电极表面的过电势有关，根据著名的Nerst方程(即能斯特方程)得出蓄电池端电压表达式E＝1.87+0.295log[Pb4+]/[Pb2+]2，放电时，Pb2+浓度增大，端电压减小，而放电初期，电解液体系中缺少类似PbSO4晶种，所以放电过程产生的PbSO4不能立即结晶或完全结晶出来，出现PbSO4过饱和，Pb2+浓度持续升高，端电压下降较快，由此可以看出：提供Pb2+结晶晶种能有效降低放电过程尤其是放电初期过程电池端电压下降速率，进而优化铅酸蓄电池峰值功率指标。而就提供Pb2+结晶晶种的方式而言，行业内目前有采用添加BaSO4作为晶种的操作方式，但该方式实际实施验证效果不明显。

因此，如何为铅酸蓄电池放电过程中的硫酸铅结晶提供充足的晶种，以降低放电初期电池端电压下降速率，从而有效优化铅酸蓄电池的峰值功率指标，进而优化铅酸蓄电池的性能是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种极群组件，该极群组件能够为高功率铅酸蓄电池放电过程中的硫酸铅结晶提供充足的晶种，以降低放电初期电池端电压下降速率，从而有效优化高功率铅酸蓄电池的峰值功率指标，进而优化高功率铅酸蓄电池的性能。本实用新型的另一目的是提供一种应用上述极群组件的高功率铅酸蓄电池。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种极群组件，包括平行设置于两端部的负极板以及平行设置于位于两端部的两负极板之间的正极板和负极板，各正极板与各负极板间隔设置，且相邻的正极板与负极板间设置有隔板；

所述正极板上涂覆有含4BS涂层，所述负极板上涂覆有含碳涂层。

优选地，所述正极板和所述负极板均具有边框以及呈放射状设置于所述边框内的筋条。

优选地，所述隔板为含有有机纤维的AGM隔板。

优选地，各所述负极板、所述隔板以及所述正极板依次焊接固定。

本实用新型还提供一种高功率铅酸蓄电池，包括扣合适配的电池槽和电池盖，还包括贯穿所述电池盖并插装于所述电池槽内的端柱，所述电池盖上还设置有排气阀，所述电池槽内设置有与所述端柱的插入端配合的极群组件，所述极群组件为如上述任一项所述的极群组件。

相对上述背景技术，本实用新型所提供的极群组件，其工作过程中，其正极板上涂覆的4BS(四碱式硫酸铅)在化成时会转化为α-PbO2，由于α-PbO2为斜方晶系，其晶粒较大，晶粒表面光滑成圆形，晶粒间连接紧密，机械强度较好，而且其晶型与PbSO4相似，所以在放电过程中可作为PbSO4的晶种，从而使放电过程产生的PbSO4能快速结晶或完全结晶出来，有效降低高功率铅酸蓄电池放电过程尤其是放电初期过程中的电池端电压下降速率，以显著优化峰值功率指标，进而有效提高高功率铅酸蓄电池的整体性能。

在本实用新型的另一优选方案中，所述正极板和所述负极板均具有边框以及呈放射状设置于所述边框内的筋条。在实际应用中，各筋条呈放射状布置，以配合电流密度分布，具体而言，筋条是承载铅膏的骨架，是电流传输的载体，筋条的排布结构对电流输出能力影响巨大，而上述放射状布置的筋条的内阻更小，电流通过时，筋条上的电位分布更加均匀，且损失更小，更利于大电流放电，从而进一步提高各正极板和负极板在大电流放电工况下的导电能力，进而使高功率铅酸蓄电池的整体高功率性能得以相应提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的高功率铅酸蓄电池的结构示意图；

图2为图1中极群组件部分的结构示意图；

图3为图2中正极板或负极板的板栅部分的结构示意图；

图4为本实用新型一种具体实施方式所提供的极群组件制造工艺的流程图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种极群组件，该极群组件能够为高功率铅酸蓄电池放电过程中的硫酸铅结晶提供充足的晶种，以降低放电初期电池端电压下降速率，从而有效优化高功率铅酸蓄电池的峰值功率指标，进而优化高功率铅酸蓄电池的性能；同时，提供一种应用上述极群组件的高功率铅酸蓄电池。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本实用新型一种具体实施方式所提供的高功率铅酸蓄电池的结构示意图；图2为图1中极群组件部分的结构示意图；图3为图2中正极板或负极板的板栅部分的结构示意图。

在具体实施方式中，本实用新型所提供的极群组件，包括平行设置于两端部的负极板12以及平行设置于位于两端部的两负极板12之间的正极板11和负极板12，各正极板11与各负极板12间隔设置，且相邻的正极板11与负极板12间设置有隔板13；正极板11上涂覆有含4BS涂层，负极板12上涂覆有含碳涂层。

工作过程中，其正极板11上涂覆的4BS在化成时会转化为α-PbO2，由于α-PbO2为斜方晶系，其晶粒较大，晶粒表面光滑成圆形，晶粒间连接紧密，机械强度较好，而且其晶型与PbSO4相似，所以在放电过程中可作为PbSO4的晶种，从而使放电过程产生的PbSO4能快速结晶或完全结晶出来，有效降低高功率铅酸蓄电池放电过程尤其是放电初期过程中的电池端电压下降速率，以显著优化峰值功率指标，进而有效提高高功率铅酸蓄电池的整体性能。

进一步地，正极板11和负极板12均具有边框111以及呈放射状设置于边框111内的筋条112。在实际应用中，各筋条112呈放射状布置，以配合电流密度分布，具体而言，筋条112是承载铅膏的骨架，是电流传输的载体，筋条112的排布结构对电流输出能力影响巨大，而上述放射状布置的筋条112的内阻更小，电流通过时，筋条112上的电位分布更加均匀，且损失更小，更利于大电流放电，从而进一步提高各正极板11和负极板12在大电流放电工况下的导电能力，进而使高功率铅酸蓄电池的整体高功率性能得以相应提高。

应当说明的是，具体到实际应用中，上述各筋条112的放射状布置仅为优选方案，该结构布局下的产品效果和性能最佳，但根据工况不同，工作人员还可以选择其他筋条112的布局结构形式，以满足相应的设备运行需求，原则上，只要是能够满足所述极群组件及高功率铅酸蓄电池的实际使用需要均可。

此外需要说明的是，上述筋条112沿其内部电流方向自上游端至下游端直径逐渐增大以使筋条112具有锥形结构，从而满足下游端电流汇集后的大电流工况承载能力，保证相关组件的工作性能。

更具体地，隔板13为含有有机纤维的AGM(超细玻璃纤维)隔板。该种AGM隔板采用不同粗细的纤维搭配通过特殊的工艺加工而成，通过在AGM隔板中添加一定比例的憎水有机纤维，保证隔板13在压缩状态下仍有较大的孔径和孔率，从而为电解液提供畅通的传导路径，以提高组件的整体大电流放电能力，并避免枝晶断路的情况，同时能够有效提高隔板13的湿态反弹率，保证高功率铅酸蓄电池的整体性能。

另一方面，各正极板11、负极板12以及隔板13依次焊接固定。实际操作时，建议采用汇流排铸焊与极柱穿壁焊相结合的焊接方式实现上述各极群组件的组成部件的焊接串联，该焊接工艺不受人为因素的影响，焊接质量可靠，由于结构因素该焊接工艺中极柱路径比跨桥焊接工艺的极柱导电路径短，焊接面积有保障，电池压降低，更适合高功率电池设计使用，一般而言，上述焊接工艺与传统手工焊接相比，其最终焊接成型的蓄电池产品的高功率性能有显著提高。

当然，实际应用中上述各正极板11、负极板12以及隔板13的连接形式并不局限于此，工作人员还可以灵活选择其他的焊接甚至铆接的组装形式，以满足不同工况下的设备使用需求，原则上，只要是能够满足所述极群组件的实际使用需要并保证高功率铅酸蓄电池的整体性能均可。

请着重参考图1。

在具体实施方式中，本实用新型所提供的高功率铅酸蓄电池，包括扣合适配的电池槽21和电池盖22，还包括贯穿电池盖22并插装于电池槽21内的端柱23，电池盖22上还设置有排气阀24，电池槽21内设置有与端柱23的插入端配合的极群组件10，该极群组件10为如上文实施例中所述的极群组件。

所述高功率铅酸蓄电池的放电初期电池端电压下降速率较慢，峰值功率指标较好，且其整体高功率性能较好。

请参考图4，图3为本实用新型一种具体实施方式所提供的极群组件制造工艺的流程图。

在具体实施方式中，本实用新型所提供的极群组件制造工艺，用于如上文所述的极群组件，包括：

步骤101，和膏：

按照高功率铅酸蓄电池铅膏配方，将正极、负极铅粉分别与添加剂混合，进行干搅作业；之后按照加水比例对干搅后的混合物进行加水，并进行湿搅作业；然后按照加酸比例对湿搅后的混合物进行加酸，并适度搅拌后出膏，分别制成正极铅膏和负极铅膏。

进一步地，上述步骤101和膏中，其干搅过程中正极铅粉与负极铅粉分别与添加剂进行分散混合，以获得更加均匀充分的混合效果，保证后续工艺流程的顺利实施。

更具体地，上述干搅过程的操作时间为12～14min。

另一方面，上述步骤101和膏中，其湿搅过程中需在加水的同时保持匀速搅拌，并视当前被搅拌的膏体的密度对搅拌速率和加水量进行微调，以保证搅拌后的膏体能够满足后续工艺流程的需要。

此外，上述湿搅过程的操作时间为5min；上述加水过程的操作时间为1.5～2min。

另外，上述步骤101和膏中，其加酸过程中的操作温度不高于75℃，其搅拌完成后的出膏过程中的操作温度不高于50℃。

步骤102，涂膏：

将含有4BS的正极铅膏均匀涂覆在板栅上以制备出正极板，将含碳的负极铅膏均匀涂覆在负板栅上以制备出负极板。

步骤103，固化干燥：

按照不同温度对正极板11和负极板12分别实施干燥处理。

进一步地，上述步骤103固化干燥中，其正极板11的干燥过程操作温度为85℃，其负极板的干燥过程操作温度为75℃，以保证正极板11和负极板12各自的固化效果和组件性能。

需要说明的是，上文中各操作时长及温度参数均为优选方案，实际操作中并不局限于此，工作人员可以根据工况需要灵活调整相应的参数，原则上，只要是能够满足所述极群组件制造工艺的实际操作需要均可。

步骤104，组件整备：

将正极板11与负极板12间隔设置，并在相邻的正极板11与负极板12之间设置隔板13，之后将各正极板11、负极板12以及隔板13通过汇流排铸焊与极柱穿壁焊相结合的焊接方式依次连接固定。

综上可知，本实用新型中提供的极群组件，其工作过程中，正极板11上涂覆的4BS在化成时会转化为α-PbO2，由于α-PbO2为斜方晶系，其晶粒较大，晶粒表面光滑成圆形，晶粒间连接紧密，机械强度较好，而且其晶型与PbSO4相似，所以在放电过程中可作为PbSO4的晶种，从而使放电过程产生的PbSO4能快速结晶或完全结晶出来，有效降低高功率铅酸蓄电池放电过程尤其是放电初期过程中的电池端电压下降速率，以显著优化峰值功率指标，进而有效提高高功率铅酸蓄电池的整体性能。

此外，本实用新型所提供的应用上述极群组件的高功率铅酸蓄电池，其放电初期电池端电压下降速率较慢，峰值功率指标较好，且其整体高功率性能较好。

以上对本实用新型所提供的极群组件以及应用该极群组件的高功率铅酸蓄电池进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种极群组件，其特征在于：包括平行设置于两端部的负极板以及平行设置于位于两端部的两负极板之间的正极板和负极板，各正极板与各负极板间隔设置，且相邻的正极板与负极板间设置有隔板；

所述正极板上涂覆有含4BS涂层，所述负极板上涂覆有含碳涂层。

2.如权利要求1所述的极群组件，其特征在于：所述正极板和所述负极板均具有边框以及呈放射状设置于所述边框内的筋条。

3.如权利要求1所述的极群组件，其特征在于：所述隔板为含有有机纤维的AGM隔板。

4.如权利要求1所述的极群组件，其特征在于：各所述负极板、所述隔板以及所述正极板依次焊接固定。

5.一种高功率铅酸蓄电池，包括扣合适配的电池槽和电池盖，还包括贯穿所述电池盖并插装于所述电池槽内的端柱，所述电池盖上还设置有排气阀，所述电池槽内设置有与所述端柱的插入端配合的极群组件，其特征在于：所述极群组件为如权利要求1至4中任一项所述的极群组件。