卷绕式纯铅电池介绍【苍松书苑】.ppt

,卷绕式纯铅蓄电池产品介绍,2013年6月,双登集团股份有限公司,1,深层分析,目 录,一、卷绕纯铅电池的开发背景,二、卷绕纯铅电池的设计开发思路,三、卷绕纯铅电池的特点与应用案例,四、双登纯铅卷绕电池配套设备汇报,2,深层分析,一、卷绕电池的开发背景,3,深层分析,随着科技与时代进步，世界各国对环境问题及能源问题越来越重视，我国明确制定了十二五节能减排目标，各大通信运营商积极响应，也制定了各种措施减少能源消耗。其中室外基站因其投资少、占地面积小、环境要求低被各通信运营商广泛应用。但随着使用数量与时间的增加，室外一体化基站中电池的过早失效也成为一个较为严重的问题,4,深层分析,目前，为了解决这一问题，各运营商均在室外基站引入了通信用磷酸铁锂电池。但该电池目前还存在性能不稳定、价格高、与系统兼容等方面问题。为此，双登集团根据实际应用要求同时推出了成本相对更低、性能更可靠的卷绕式纯铅电池，可有效解决上述问题，对室外站的大量推广，实际节能减排意义重大。,5,深层分析,1 蓄电池在室外站的使用环境 蓄电池在室外室的工作环境非常恶劣: （1）电池直接放在室外机柜中，没有空调。在南方，夏天机柜内温度可能会高达60以上。而在北方，冬天温度又可能会在-20以下。 （2）供电条件相对较差，停电频繁，而且常常会出现充电不足即放电的情况，在部分特殊地区近乎于循环使用。,6,深层分析,2 蓄电池主要失效原因 （1）高温下，易发生失水、热失控导致电池鼓胀失效 当环境温度提高时，在正极上的析氧、析氢等副反应的速度将明显加速，有更多的氧气抵达负极进行氧复合反应，这时又会放出更多的热量，使电池内温度进一步提升，形成一个恶性循环，最终导致电池干涸或发生电池壳体软化鼓胀变形失效。 （2）低温下，电池再充电困难，易造成负极硫酸盐化，使电池容量快速下降。 （3）恶劣的电网条件下，电池频繁充放循环导致正极活性物质很快软化，容量发生衰减。,7,深层分析,（4）高温下，正板栅腐蚀速度加快，引起失效 从以下分析可以看出，铅酸蓄电池中正板栅一直于热力学不稳定态，易被腐蚀。 正极的平衡电极电势由硫酸的活度所决定，即 其中 （氢标）。 充电时正极电势高于1.655V，放电态的PbSO4将氧化为PbO2，放电时则低于此值。铅基合金在H2SO4溶液中建立混合电势，可近似视为铅在H2SO4溶液中建立的平衡： 从上式可以看出，只有当电势负于-0.3V时铅及其合金才处于稳定状态。而在电池充电进，电极电势远远超过-0.3V，因此铅及其合金将被氧化为PbO2而发生板栅腐蚀。 根据Arrhenius公式，温度每升高10，正板栅腐蚀速度将提高一倍，电池的浮充寿命也将减半。,8,深层分析,1973年Gates发明世界第一块AGM阀控电池就是卷绕结构，但由于生产工艺复杂，无法自动化生产，没能快速产业化。由于新的应用要求与自动化生产设备的出现，美国先进电池联合会（ALABC）于2000年后又开始重新卷绕电池进行深入研发，到2002年美国ENERSYS、江森Optima、新加坡GP（Bolder）、EXIDE等公司均推出了各系列新型卷绕式铅酸蓄电池。我公司年产50万只卷绕电池的生产线也于2010年投产，为国内首家。,9,深层分析,二、卷绕式纯铅电池的设计开发思路,10,深层分析,1、卷绕式纯铅电池结构,11,深层分析,2、卷绕电池的设计理念,所谓卷绕电池不是简单的将电极进行卷绕就行了,它的制作工艺中引入了许多新的设计理念: （1）引入冷压板栅的理念; （2）引入极板履盖pasting paper的理念; （3）引入酸控容量的理念; （4）引入高开阀压力的理念; （5）引入高装配压力的理念。,12,深层分析,(1)为解决正板栅耐腐蚀问题，采用连轧连冲的板栅制作技术。,（a）冷轧冲孔(5:1)； （b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金的微观结构图,3、卷绕式纯铅电池的设计思路,13,深层分析,（a）冷轧冲孔(5:1)； （b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金腐蚀试验后的微观结构图,14,深层分析,从上表中，我们可以看出，冷轧冲孔板栅的耐腐蚀能力比重力浇铸高了大约3倍。,不同加工方式下铅锡合金腐蚀失重表,15,深层分析,(3)为解决活性物质软化问题，采用高达80kpa的装配压。,(2) 1mm薄型极板设计，极板比表面积远远高于普通电池。确保电池有良好的高倍率放电及高低温性能。,16,深层分析,(4)采用圆形结构设计，解决了壳体在高温情况下，热失控鼓胀而变形问题。 圆柱形单格设计使电池具有很好的机械性能。单格四壁受力均匀，当内部气体压力增大时，不会膨胀。同时可以承受较高的开阀压力，卷绕电池的开阀压力可以达到50kpa以上，平板电池只有10-20kpa，从而有效减少水分的流失，延长电池使用寿命。 平板AGM电池充电时，产生的气体压力会使 单格壁变形膨胀，长时间运行下去，电池最终会因此失效。下图显示出了这两种结构受力的差别。,圆形结构壳体与方形结构壳体内部受力后变化示意图,17,深层分析,三、卷绕式纯铅电池的特点与应用案例,18,深层分析,1、卷绕式纯铅电池的特点 超强的高倍率放电能力，最大放电倍率为18C10。 卓越的高低温性能，可在-5575下工作。 平稳的高输出电压，更高的能量密度。 结构坚固，具有优异的抗震性能。 无游离电解液，可任意方向放置工作。 可以进行快速充电，40分钟内可充入95以上的电量。 超长寿命，设计浮充寿命可达8年以上。 极高的耐小电流深放电能力,19,深层分析,1）超强的高温浮充性能,按照YDT/799-2010标准，高温浮充寿命可达到14次，而普通12V铅酸电池一般只有6次，见图所示：,20,深层分析,电池最大充许充电电流为6C，可以在2小时内充入98%以上的电量。在恢复供电后快速恢复电池容量。,2）优秀的快速充电性能,21,深层分析,3）良好的过放电恢复能力 按照过放电检测方法：以0.1C10(A)电流放电至0.1V(C10满足要求)，短接(40m)24h，再用2.35V/单体恒压限流0.1C10(A)充48h，构成一个循环，连续进行五次循环后，对蓄电池进行0.1C10(A)电流放电，实放容量与初始实际容量（25时C10） 进行比较。双登卷绕式纯铅电池经过10次循环后，仍有首次容量的91.2%。,22,深层分析,卷绕电池各倍率的曲线,4）卓越的大电流放电性能,由于卷绕式纯铅电池极板厚度只有1mm，同样体积内，电积表面积大，内阻极低，电池具有优秀有高倍率放电能力，图示电池1C放出额定容量的80%以上。,23,深层分析,5） 良好的低温下充放电性能,（1）如图所示，在-40卷绕电池的放电能力比普通电池高50%以上。,24,深层分析,（2）低温充电能力 在-20 采用10h率放电到10.8V，同时在此温度下以恒压14.4V，限流0.2C进行充电12小时，连续进行3次，电池平均充电效率可达到95%,25,深层分析,卷绕式纯铅电池由于充电效率高，发热量小，且电池散热面积为普通平板电池的1.5倍。下图所示，电池采用0.01C10放电至终压，后再采用0.01C10充入放出容量的100%，充电结束后再进行二次放电，充电效率可以达到95.14%。,6） 散热性好，发生热失控的可能性小,26,深层分析,从图中来看,电池在65高温下采用14.1V连续充电70天,电流值仍保持在安全范围内（只有1/50C）,说明该电池在高温下发生失水热失控的可能性很小.,7）优秀的高温浮充性能,27,深层分析,8）良好的高温循环性能 在50环境下，50%DOD循环寿命可达到20个周期，共600次循环，见图所示：,28,深层分析,纯铅卷绕电池在国外通信行业中的应用较多，尤其是在室外站中，但由于价格及认识问题，在国内应用较少，双登集团通过自主开发，已获得授权发明专利2项，实用新型专利9项，申请公开发明专利4项，并建立了自动化批量生产线。,2、应用案例,29,深层分析,1）户外电源系统 电池使用于室外电源系统的主要优势: 在-535范围内，产品寿命变动小于5%； 与普通铅酸电池的使用方式可通用,不需要做额外的改动与投入; 恶劣条件下的高可靠性与高安全性; 自2008年以来，广西联通(室外基站)黑龙江移动浙江移动、联通(室外基站)均有应用湖南移动（室外基站）等省份均开始在户外直放基站使用。,30,深层分析,如前面所提及的，卷绕电池在高温下，结构的优势使电池不会出现因鼓胀、失水而失效，在经常停电、环境恶劣的户外站有较大的应用价值。,浙江移动应用案例：,31,深层分析,湖南移动户外地埋防盗式应用,32,深层分析,广西联通在户外一体化电源中应用,33,深层分析,太阳能路灯上的应用,海南,34,深层分析,2.高功率UPS应用 卷绕电池具有更平稳的高输出电压，更高的功率密度。因为电池极低的内阻，不管是中倍率放电还是高倍率放电都表现出平稳的高输出电压。在高功率应用时，放电时间比同容量普通电池高1倍以上。同时电池还可以进行快速充电，45分钟内可充入95以上的电量。是市场上唯一实现快速充电的铅酸电池。 由于电池的以上特点，电池也可以广泛应用于各种备电时间在30分钟以下的高功率型UPS。并也可将电池的额定容量减少50%，实现资源的保护。,45分钟 = 95%电量,35,深层分析,我公司卷绕电池在高功率UPS中的应用,江苏某客户240V，UPS系统,36,深层分析,我公司卷绕电池在高功率UPS中的应用,新疆某客户,37,深层分析,3.油机起动应用 12V50Ah卷绕电池取代了原有的12V200Ah电池 柴油机 12V92TA 540Hp 起动性能优于200安时富液电池 无需注水 仅重17.2公斤，大小和重量仅为原来200安时富液电池的三分之一,38,深层分析,双登卷绕电池型谱,39,深层分析,四、双登卷绕电池配套 设备汇报,40,深层分析,我公司拥有国内首家卷绕电池自动生产线 1、厂房 厂区建筑面积16万m2，总投资12亿，其中卷绕电池生产为全自动生产线，共两条。,41,深层分析,2、设备 设备定位为全世界最先进的铅酸蓄电池生产设备。从美国购置连铸连轧生产线、连续双面涂片机；从英国购买全自动组装线；从德国进口全自动真空注酸机；智能化成充放电机；配套自行设计的自动卷绕机、无动力全密封化成线、自动包装线等设备478台套。,42,深层分析,电池生产设备,美国沃尔兹板栅连铸系统 意大利进口极板连涂系统,43,深层分析,全自动组装线 化成系统,44,深层分析,英国TBS铸焊机中的卷绕电池极群,45,深层分析,英国TBS全自动穿壁焊机,46,深层分析,德国CMW全自动真空注酸机,47,深层分析,对于通信行来说，整个系统的运行稳定性及可靠性是核心关注点。而整个系统的运行稳定性及可靠性的根源又在于电源供应的可靠性，蓄电池作为电源供应保障的一个关键环节，其重要性不言而喻。 卷绕式纯铅电池温度适应性好，寿命长、可靠性高、性价比适中，是通信室外一体化电源理想的选择，具有明显的经济益效。,48,深层分析,谢 谢！,49,深层分析,