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        一款補(bǔ)償鉛酸蓄電池后期失水的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2022-08-20 08:51:14湯序鋒歐陽(yáng)萬(wàn)忠周代輝龐明朵傅偉平
        蓄電池 2022年4期

        湯序鋒,歐陽(yáng)萬(wàn)忠,周代輝,龐明朵,傅偉平

        (天能電池集團(tuán)股份有限公司 鉛酸研究院,浙江 長(zhǎng)興 313100)

        0 引言

        在鉛酸蓄電池的使用過(guò)程中,由于電化學(xué)原理電解液會(huì)形成蒸汽揮發(fā)[1],造成鉛酸蓄電池內(nèi)部電解液損耗,影響電解液功能的發(fā)揮,最終造成鉛酸蓄電池的性能早期衰退。早期的鉛酸蓄電池在使用過(guò)程中需要進(jìn)行維護(hù),根據(jù)情況添加電解液或向電解液中加水,但這種蓄電池使用起來(lái)比較麻煩?,F(xiàn)有技術(shù)中鉛酸蓄電池一般為免維護(hù)式[2]。如果在使用過(guò)程中能夠確保電解液不發(fā)生短缺,則有利于鉛酸蓄電池保持較好的狀態(tài)。

        筆者以一款 12 V/9 Ah 閥控式蓄電池為例,從電池槽[3]結(jié)構(gòu)入手,使電池具有自動(dòng)補(bǔ)充電解液功能,解決了壽命后期電池內(nèi)部失水而出現(xiàn)熱失控[4],從而導(dǎo)致電池變型或鼓包的問(wèn)題,但會(huì)增加電池生產(chǎn)過(guò)程中的裝配難度。

        1 設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

        以具有 6 個(gè)單格,按 2×3 排列的 12 V/9 Ah 電池為例。原電池槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。新電池槽結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、圖3。沿電池槽長(zhǎng)度方向在單格之間增加儲(chǔ)液槽,并且儲(chǔ)液槽的深度與單格深度一致。令每個(gè)單格對(duì)應(yīng)一個(gè)儲(chǔ)液槽,每個(gè)儲(chǔ)液槽的寬度為單格寬度的 1/4~1/3。儲(chǔ)液槽的側(cè)壁高出極群中隔板的位置設(shè)有供吸液棉條穿過(guò)的通孔,并且讓吸液棉條與通孔卡緊配合(見(jiàn)圖4)。圖4 中僅畫(huà)出了電池槽和極群等結(jié)構(gòu),而省略了電池蓋等結(jié)構(gòu),并未對(duì)電池蓋等結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。把吸液棉條一端浸入儲(chǔ)液槽的電解液中,另一端沿極群中極板排列方向(即匯流排的長(zhǎng)度方向)搭設(shè)在極群的一側(cè)頂面,并橫跨整個(gè)極群。由于吸液棉條是耐酸的化工纖維絲棉,較為柔軟蓬松,所以卡緊在該通孔中固定,確保吸液棉條不會(huì)在重力作用下掉落到儲(chǔ)液槽中。一般在極群中,隔板會(huì)比正、負(fù)極板高出一段,以確保分隔效果,所以搭設(shè)在極群頂面的吸液棉條實(shí)際是與隔板直接接觸。當(dāng)單格內(nèi)缺少電解液時(shí),極群的隔板頂部較為干燥。由于隔板與吸液棉條均具有較強(qiáng)的吸液能力,儲(chǔ)液槽中的電解液能夠沿吸液棉條轉(zhuǎn)移到隔板,確保隔板上端不會(huì)過(guò)于缺少電解液,有利于蓄電池保持良好的使用狀態(tài),避免因電池失水而變形或鼓包。

        圖1 原電池槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

        圖2 新電池槽結(jié)構(gòu)三視圖

        圖3 新電池槽

        圖4 新蓄電池槽與極群裝配結(jié)構(gòu)示意圖

        2 工藝的實(shí)現(xiàn)

        新電池槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),與以往常規(guī)電池相比,多了一個(gè)儲(chǔ)液槽,所以在半成品電池加酸工藝難度增加。加酸量及吸液飽和度根據(jù)初期對(duì)電池驗(yàn)證后確立,采用定量加酸,確保每個(gè)單格加酸量一致。在加酸前進(jìn)行負(fù)壓抽真空,需要足夠的負(fù)壓和時(shí)間來(lái)配合。對(duì)于常規(guī)電池,設(shè)置壓力-0.09 MPa,初次抽真空時(shí)間在 5~8 s。對(duì)于新電槽結(jié)構(gòu)半成品電池,設(shè)定的加酸真空負(fù)壓需要更大些,宜-0.07 MPa,初次抽真空時(shí)間在 10~15 s。當(dāng)電解液從注液口在負(fù)壓下注入電池的各單格時(shí),電解液由吸液棉從極群?jiǎn)胃裢瑫r(shí)滲透到相對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液槽中。由于有連通的通孔,儲(chǔ)液槽內(nèi)液面高度與單格內(nèi)液面高度相當(dāng),從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)液槽內(nèi)有足夠電解液在電池壽命后期作后補(bǔ)使用。

        3 結(jié)論

        新的電池槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加了自動(dòng)補(bǔ)充電解液功能,可明顯改善在電池后期循環(huán)或浮充狀態(tài)下,由于缺液失水而導(dǎo)致的電池發(fā)熱、變形或鼓包。經(jīng)綜合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和解剖分析,這種新結(jié)構(gòu)可適用于儲(chǔ)能或備用小規(guī)格蓄電池。

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