卷绕式纯铅电池介绍【苍松书苑】.ppt
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1、,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
2、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
3、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
4、 (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
5、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
6、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
7、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
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