陳璽媛

【摘要】：電池堆是鋅銀貯備電池的心臟，其核心零件的強(qiáng)度決定著電池的成敗。本文通過對塑壓電池堆零件的特點進(jìn)行分析，針對其承載能力的考核開展了研究和充分的試驗，尋求一套行之有效的對塑壓電池堆強(qiáng)度進(jìn)行考核的驗證方法，滿足使用要求。

【關(guān)鍵詞】：塑壓零件;電池堆;強(qiáng)度考核

1.引言

塑壓零件以其輕便、經(jīng)濟(jì)的特點被移植到鋅銀貯備電池的心臟部位上，這是一個創(chuàng)舉，和一次大膽的嘗試。我們采用372顆粒材料塑壓預(yù)先成形為半成品來代替?zhèn)鹘y(tǒng)工業(yè)有機(jī)玻璃板復(fù)雜和高成本的全套機(jī)械加工過程，更好地突出了精益生產(chǎn)，但要保證能夠成功使用，質(zhì)量第一是關(guān)鍵。

電池堆核心零件的結(jié)構(gòu)很具特色，由于熱塑壓冷收縮的特殊性， 塑壓而成的有機(jī)玻璃電池堆容易出現(xiàn)不穩(wěn)定性，內(nèi)部存在扭曲變形，隨機(jī)的氣泡，夾渣，不致密，局部有裂紋和銀紋的情況。為了電池產(chǎn)品的穩(wěn)定成熟，我們一直在致力于塑壓電池堆的各項研究試驗， 其中承載能力是考核的一個重要目標(biāo)。

2.技術(shù)分析

我們知道電池的任務(wù)要求和技術(shù)參數(shù)不同，決定了電池組的分配系統(tǒng)，也決定了電池組的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及抗沖擊振動的能力。要實現(xiàn)電池的正常工作，根據(jù)它的特點和用途，要有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式來保證。當(dāng)電池功率大， 電池堆零件塑壓成形的體積大， 但結(jié)構(gòu)過大又會增加重量，會降低活性物質(zhì)在整個電池中的比量，影響容量。所以我們的核心零件是進(jìn)液槽窄，密集，進(jìn)液孔多又深的濃縮實體。塑壓件結(jié)構(gòu)如下圖：

電池堆是電池組的主體，其結(jié)構(gòu)部分是用多個有機(jī)玻璃零件粘接而成的，各單元電池封裝于有機(jī)玻璃殼體中，若粘接強(qiáng)度差，進(jìn)液孔被膠液堵塞，則電池組激活時將影響電解液正常分配，導(dǎo)致電池組電性能低劣或失效，當(dāng)零件平行度，垂直度不符合要求，材料不合格，裝配不當(dāng)都會引起孔道堵塞，不密封，短路。而塑壓零件，表面不平整，有局部凹陷，對稱度差。各單體槽由于熱收縮位置產(chǎn)生漂移，尺寸不準(zhǔn)。殼體壁厚薄不均，內(nèi)部進(jìn)液小孔和其余各孔扭曲變形，存在很多隨機(jī)雜亂的氣泡，夾渣，不致密，殼底部、中部、單體腔口部等各局部有裂紋和銀紋的現(xiàn)象，是否直接影響電池堆的強(qiáng)度？！

3.技術(shù)研究

鋅銀貯備電池的工作是通過電解液來實現(xiàn)的， 電解液分配系統(tǒng)起著控制氣液流量或流速，保證電解液均勻分配至各個單體電池的作用。電池的密封性能不好，電解液會滲漏，將影響電池組電氣性能，所以要考證氣密性的同時， 如何解決考核強(qiáng)度的問題， 這就需要摸清電池堆的工作原理，切實可行的給它的承受極限施行破壞性壓力。

3.1強(qiáng)度考核的可行性分析

電池堆是電池組的主要功能部件， 電池組的優(yōu)化設(shè)計，是解決好各個系統(tǒng)的匹配問題，嚴(yán)格控制電解液量，合理設(shè)計電池組的進(jìn)液孔，排氣孔，分配槽的尺寸，形成合理的分配系統(tǒng)。分配系統(tǒng)的動阻力匹配是電解液分配均勻的關(guān)鍵， 電解液分配均勻才能保證電池的正常工作及容量充分利用，阻力主要產(chǎn)生在電解液分配過程中的通道上。電解液的分配路徑示如下圖：

電池堆在工作時，動力源激活電池，由高溫高速的氣體推進(jìn)容器內(nèi)的電解液，通過進(jìn)液接頭送入電池堆，電解液由氣液分離零件的進(jìn)口經(jīng)分配零件的中央槽及過濾裝置去除多余物后進(jìn)入塑壓殼體的進(jìn)液小孔， 控制氣液流量或流速， 進(jìn)行正常分配，由殼底部進(jìn)入各單體型腔槽，與單元電池發(fā)生化學(xué)作用產(chǎn)生電性能，其動作是瞬間高速的，大部份電解液留存在單體內(nèi)，少量電解液通過氣液分離零件進(jìn)行過濾，貯液零件再次過濾吸收干凈， 在這個反應(yīng)堆中的氣體通過氣管又由分配零件的左右雙槽回到分離零件，經(jīng)過對稱的型腔消除兩邊阻力的差異，而導(dǎo)致的電解液分配單邊現(xiàn)象。氣體由氣塞處，經(jīng)排氣通道排出反應(yīng)堆， 殘余電解液由皺紋紙吸收，實現(xiàn)氣液分離，整個進(jìn)液和排氣渠道形成的路線，保證了氣液的合理分配與排放， 而電能則由各零件的相應(yīng)輸出路徑將其導(dǎo)出。電池堆的氣液路線是電解液的分配和實現(xiàn)功能的關(guān)鍵。在摸清了電池堆的工作原理和氣液路后，下一步就是我們將考慮如何將負(fù)載以合理的方式送到它的各個角落， 切實可行的給它的承受極限施行破壞性壓力，整體性的充分考證其核心零件的強(qiáng)度和極限。

3.2電池堆承載能力的考證

分析和確定施壓的渠道，模擬實現(xiàn)電池堆的承受強(qiáng)度及考核極限及指標(biāo)，形成具體措施方案， 對電池堆實施破壞性壓力試驗：

3.2.1打壓強(qiáng)度：

根據(jù)電池的使用要求和技術(shù)指標(biāo)，確定電池堆的保底壓力，然后遞增。

3.2.2打壓原理過程：

從電池堆的結(jié)構(gòu)可知，為有利于進(jìn)氣和壓力傳輸，選擇該零件的出氣氣塞孔處為壓力引入點，與打壓接頭的配合和密封。將整個電池堆上下用有機(jī)玻璃板密封蓋住粘牢，各孔道用牙托膠密封堵死，形成封閉氣路，當(dāng)打壓氣體由出氣口進(jìn)入型腔后，經(jīng)過氣液分離零件的氣路，由兩側(cè)原進(jìn)氣孔打入分配零件相應(yīng)兩側(cè)通道，進(jìn)入單體槽，檢驗殼體零件型腔及內(nèi)部組織的強(qiáng)度，再達(dá)到底板，考核殼體與分離零件，分配零件，過濾零件，底板的粘接強(qiáng)度，不斷向里進(jìn)氣，直到極限爆裂。

4.研究結(jié)論

開展對鋅銀貯備電池塑壓電池堆零件承載能力的研究， 是對未知問題的一種試驗驗證方法的探索及實現(xiàn)，我們找到了解決問題的關(guān)鍵在于如何考證強(qiáng)度，確實抓住其工作時的狀態(tài)點和所能承受的負(fù)載極限。確定了有效的考核驗證方法， 進(jìn)一步設(shè)計和制作了氣壓接頭，通過試驗， 充分顯現(xiàn)了其切實可行， 安全簡單，快捷有效，易于操作，經(jīng)濟(jì)合理，滿足使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]金屬切削加工刀具材料選用與加工工藝方法[J].湖北航天科技，2000 （5）

[2]數(shù)控制造[M].華北航天工業(yè)學(xué)院出版社，1995