CN2847550Y - 潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热。改变了传统铅酸蓄电池正、负极板竖立排列的结构，将正、负极板平放于电池壳中。使极板极耳可以放在极板的中间，得到了最好的极板电流分布，取到了最好极板集流效果，使电池容量提高。为解决潜艇用超大型密封铅酸蓄电池散热冷却问题，在电池的底部、中部加入散热隔板，用散热隔板将整个电池分成几个部分，散热隔板中间有通水管道与外面循环冷却水连接，使超大型潜艇用密封免维护铅酸蓄电池得到了良好的散热冷却。

Description

潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热

所属技术领域

本实用新型提出一种新型密封铅酸蓄电池结构和散热冷却，可以使密封铅酸蓄电池应用于潜艇水下动力电源，属于高能量密封铅酸蓄电池领域。

背景技术

铅酸蓄电池已有近140年的历史，铅酸蓄电池以其稳定的性能，低廉的价格，优良的性能价格比在全世界二次电池领域仍占有65-70％的市场份额，而且这一比例还将维持数十年。

和其它产品一样，铅酸蓄电池在140年的历史中从未停止过技术进步和科技创新。二十世纪八十年代工业化生产的密封免维护铅酸蓄电池是铅酸蓄电池的更新换代产品，密封免维护铅酸蓄电池克服了普通铅酸蓄电池很多缺陷，极大地拓宽了铅酸蓄电池的应用领域，使这一古老的二次电池焕发了新的强大生命力。常规潜艇的水下动力是铅酸蓄电池，潜艇一般要求数千千瓦的功率。在水下航行时需要铅酸蓄电池提供数千千瓦的功率，一般每艘潜艇要用上万安时的铅酸蓄电池数百只。为此如何提高铅酸蓄电池的能量，事关潜艇的战斗力。然而在潜艇这一重要的铅酸蓄电池应用领域，二十几年来密封铅酸蓄电池一直没有得到应用，其主要原因之一是：如何解决潜艇用超大型密封免维护铅酸蓄电池的散热、冷却问题它是关系到密封铅酸蓄电池能否应用于潜艇的关键性问题。

目前，用于潜艇的普通铅酸蓄电池存在的主要缺陷是：1)重量大、容量低：电池的10h率放电重量比能量仅为29-30Wh/kg；2)体积大、容量低：电池的10h率放电体积比能量仅为70-80Wh/dm³；3)大电流放电性能差：如QT60s电池6000A放电时间仅为1小时；4)充电时产生大量酸雾：严重污染环境，危害战士身体健康，还极易暴露目标；5)需要定期加液(硫酸电解液)维护：在大洋深处航行的潜艇带大量的硫酸电解液即不方便又不安全；6)在普通铅酸蓄电池运输、安装：充电过程中出现爬酸、漏液(硫酸电解液)现象；普通铅酸蓄电池为敞口型，逸漏硫酸电解液是常有的事，漏液会严重腐蚀艇上装备，危害战士身体健康。为此潜艇应用密封铅酸蓄电池是发展方向。

铅酸蓄电池的经典结构是正负极板中间加入隔板(或隔膜)竖着并排放入外壳中，用汇流排分别将正、负极板极耳焊接在一起。这种竖放极板的结构使极板极耳的位置受到限制。为了汇流排焊接的工艺可行性，极耳位置只能在极板的一侧，造成极板的集流效果差，极板上的电动势和电流分布类似于等高线，如果将极耳放在极板中间，极板的集流效果、电流分布最佳。然而竖放极板极耳不可能放在极板中间。为此提出一种新的极板摆放结构，使极耳的位置放到极板中间，而且极耳的数量不受影响，对提高极板的集流效率，获得极板合理的电流分布，提高电池容量是十分必要的。

铅酸蓄电池在充电和放电过程中产生热量是不可避免的，普通铅酸蓄电池是靠搅拌电解液，来使电池散热冷却的，而密封铅酸蓄电池是不可能的。因为密封铅酸蓄电池的隔板材质是玻璃纤维隔膜，该隔膜将电解液全部吸附，电池中没有可流动的电解液。如何解决超大型密封铅酸蓄电池散热冷却，成为密封铅酸蓄电池能否应用于潜艇的关键问题。

发明内容

本实用新型提出一种新型密封铅酸蓄电池结构和散热冷却，目的是这样实现的：

1)正、负极板的形状为：极耳在板栅的正中间，而且极耳的个数和宽度不受限制，可根据集流要求设计，以增加集流效果，如图1所示；

2)正、负极板中间加入隔膜，用汇流排将放在两边的正负极板极耳焊接在一起；

3)由于极板在充放电过程中会膨胀，变形。为此，将焊接好的正负极群装入一个由尼龙材料制作的防胀套中；

防胀套尺寸分别为极板的宽和长，如图2所示。防胀套的高度视将电池壳中装入几个防胀套而定，一般1000mm高的外壳最好分为四个防胀套；

焊好极耳的正负板加隔膜后装入防胀套后，如图3所示。再装入电池外壳，若干个防胀套的汇流排焊接起来，焊接接线端子，加电池上壳、密封、注液即可；

4)电池的散热冷却结构

设计与电池外壳材质相同的导热隔板，如图4所示。将导热隔板装入电池外壳的底部和防胀套之间，在电池外壳与导热隔板处相连处打若干个通水孔，如图5所示。循环冷却的水从导热隔板中通过，对整个电池进行冷却，达到了良好的散热冷却效果。外壳导热隔板与循环水管道用粘合剂粘牢固。

附图说明

图1是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池的正负极板极耳示意图。

图2是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池防胀套尺寸分别为极板的宽和长示意图。

图3是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池将焊好极耳的正负板加隔膜后装入防胀套中的示意图。

图4是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池与外壳同材质导热隔板示意图。

图5是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池的电池外壳与导热隔板相连处打若干个通水孔示意图。

图6是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池外壳尺寸示意图。

图7是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池正极板形状及尺寸示意图。

图8是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池负极板形状及尺寸示意图。

图9是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池防胀套尺寸示意图。

图10是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池导热隔板示意图。

图11是潜艇用高能量密封铅酸蓄电池组装图示意图。

图中设电池外壳底部的长、宽、高分别为B、A、H，外壳壁厚b，1.极板长度L，L＝B-2b-2F-12mm，2.极板宽度D，D＝A-2b-12mm，3.极板，4.极耳，5.极耳宽度E，6.极耳长度F，7.防胀套，8.防胀套长L₁，L₁＝B-2b-2F-4mm，9.防胀套宽D₁，D₁＝A-2b-4mm，10.防胀套高H_i，H_i为电池外壳底部总高H分成若干部分，每部分的高度(H＝H₁+H₂+……+H_i)，11.防胀套壁厚σ，12.正极板极耳，13.负极板极耳，14.导热隔板，15.通水孔，16.导热隔板长度B₁，B₁略小于(B-2b)，可以装入外壳中，17.导热隔板宽度A₁，A₁略小于A-2b，可以装入外壳中，18.蓄电池外壳底部高度H，19.蓄电池外壳底部长度B，20.蓄电池外壳底部宽度A，21.将蓄电池外壳底部分成若干部分，每部分的高度H_i，22.蓄电池上盖高度H，23.外壳长度B＝636mm，24.外壳宽度A＝366mm，25.外壳底高H＝986mm，26.外壳上盖高度H¨＝110mm，27.正极板厚度4mm，28.正极板长度564mm，29.正极板宽度334mm，30.五个极耳，极耳长30mm，宽30mm，31.负极板厚度2.8mm，32.负极板长度564mm，33.负极板宽度334mm，34.防胀套长度596mm，35.防胀套宽度338mm，36.防胀套高度238mm，37.防胀套内宽332mm，38.导热隔板长度596mm，39.导热隔板宽度343mm，40.导热隔板高度8mm，41.冷却隔板，42.正极板极耳(用汇流排连接)，43.负极板极耳(用汇流排连接)，44.通入纯净冷却水管，45.可循环冷却纯水。

具体实施方式

实施例：

制作QT60s型潜艇用高能量密封免维护铅酸蓄电池，外壳尺寸636mm×366mm×1096mm(GJB1722-2003标准)，如图6所示；

正极板形状及尺寸，如图7所示；

负极板形状及尺寸，如图8所示；

防胀套尺寸，如图9所示；

导热板厚度取8mm，加四层导热板，如图10所示；

部分组装图如图11所示。

Claims (4)

1.一种潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热，其特征是：正、负极板极耳在板栅的正中间，而且极耳的个数和宽度不受限制，可根据集流要求设计，以增加集流效果。

2.根据权利要求1所述的潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热，其特征是：正、负极板中间加入隔膜，用汇流排将放在两边的正负极板极耳焊接在一起。

3.根据权利要求1所述的潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热，其特征是：由于极板在充放电过程中会膨胀，变形，为此，将焊接好的正负极群设计几个尼龙材料制作的防胀套；防胀套尺寸分别为极板的宽和长，防胀套的高度视将电池壳的高度而定，一般1000mm高的外壳分为四个防胀套；其结构为，在防胀套内用汇流排将正负板极耳焊接，若干个防胀套的汇流排焊接起来，焊接接线端子，加电池上壳、密封、注液即可。

4.根据权利要求1所述的潜艇用新型高能量密封铅酸蓄电池结构及散热，其特征是：设计与电池外壳材质相同的导热隔板，将导热隔板装入电池外壳的底部和防胀套之间，在电池外壳与导热隔板相连处打若干个通水孔，循环冷却的水从导热隔板中通过，对整个电池进行冷却，外壳导热隔板与循环水管道用粘合剂粘牢固。

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