一种用于蓄电池的板栅制造技术

本发明专利技术公开了一种优化了的用于铅酸电池的板栅结构，它包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。另外，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。在不增加成本的前提下,本发明专利技术的板栅能够使铅酸电池获得更好的高功率特性即更低的电池内阻和更长的循环使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种用于蓄电池的板栅
本专利技术涉及一种电池的板栅，特别是，涉及一种用于铅酸蓄电池的板栅。
技术介绍
板栅是铅酸蓄电池的集电器，也用于支撑电极中的活性物质，其决定了电池的大部分欧姆内阻，而内阻决定了铅酸电池的功率特性以及产生的热量，因此，具有良好结构的板栅有利于减少内阻，提高功率特性，并降低电池作业时产生的热量，从而提高电池的循环使用寿命。目前，很多研究集中在改进铅酸蓄电池板栅结构方面，有几种方法可以优化板栅。一是优化栅格面积(即横筋和竖筋包围形成的面积),即增大离极耳较远部分内的栅格面积，减少靠近极耳部分的栅格面积。该方法实际上优化的电极活性物质的面积，而电池的欧姆内阻基本由板栅的内阻决定，所以起到的效果很有限。二是改变栅格的形状，例如将长方形栅格改为圆形或其他形状。该方法可以得到新的结构，但是无法得到更优化的设计。三是优化筋条的宽度或截面面积，对电池板栅进行改进和优化，从而得到具有良好性能的电池板栅。CN200680017715.1，CN200710107585.7，CN200810124602.2，CN200910024808.2中对栅格面积或栅格的形状进行了优化，其中主要是对板栅中横筋和竖筋的排布形状做了改进，比如排布成纵横交错的斜边梯形、蜂窝状等等，但由于铅酸电池内部的电流和电压分布特性，除了上述这种结构性的因素对其性能会有影响外，事实上，其尺寸的配比优化对蓄电池的板栅性能也具有相当大的影响。CN201072783Y中公开了一种蓄电池板栅结构,本专利技术中通过将靠极耳越近地方的板栅框筋和竖筋设计成较粗的筋条结构,板栅框筋的最大宽度C为最小宽度D的1.2～1.5倍,竖筋的最大宽度A为最小宽度B的1.5～2倍。因此使得电池在使用过程中板栅传导电流均匀，提高电池性能和循环使用寿命。事实上，影响板栅性能的因素众多，本专利技术中的改进只是在现有的板栅局部结构上做了较少部分的改进，并未能从根本上优化板栅结构。上述文献在此全文引入以作参考。因此，本专利技术致力于对现有技术中的上述缺陷进行一处或多处改进，从实际应用最广的格子状的板栅入手，利用计算流体力学(CFD)的方法来优化其结构内部的尺寸，全面研究了板栅的内阻及压降与横筋、竖筋、框筋的尺寸、尺寸的变化规律以及横筋和竖筋的排布等的关系，从而节省试验周期和成本。在保障寿命和成本的情况下，优化了性能及功率特性，并且降低发热，从而得到最优的电池板栅结构和尺寸配比。另外，本专利技术的技术方案可以保持成本不变的情况下，相同的电池具有更好的功率特性，更低的发热从而更长的寿命。
技术实现思路
本专利技术的最终目的在于，在不增加成本的前提下,通过优化蓄电池中板栅的结构来获得具有改进的高容量、低电池内阻即高功率特性和较长循环使用寿命的蓄电池。本专利技术人为了优化板栅结构，首先基于计算流体力学(CFD)模型和模拟方法来计算板栅内的电势损失和电流分布；然后比较使用等量的铅和活性物质的不同板栅设计，通过筛选找出优化的板栅；选择最大电势损失和输出电流作为评估设计的参数；然后将电势损失低且输出电流高的板栅作为候选；最后，比较各个不同板栅的最小截面面积以获得最佳参数，从而在最大程度上延长蓄电池的使用寿命。上述目的可通过具有如下特征的板栅结构来实现：本专利技术中设计了一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳1相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳1相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小,其中，与极耳相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的4-7倍，而与右边框相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍，其中，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可逐渐减小，其中，所述上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的1.5-3倍，所述左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.05-1.5倍，其中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于远离极耳的横筋的截面面积，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。在本专利技术中，优选地，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。同样优选地，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。另外，在本专利技术中，所述上边框2的最大端部截面面积B与最小端部截面面积A之比可大于或等于下边框6的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比；和/或所述左边框5的最大端部截面面积D与最小端部截面面积C之比大于或等于右边框7的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。在上述的板栅结构中包括了若干个横筋，而所述横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从上至下可相同或逐渐减小。其中，优选地，与极耳1相邻的板栅顶部横筋的最大端部截面面积N是其最小端部截面面积F的1.0-1.5倍，而与下边框6相邻的板栅底部横筋的最大端部截面面积L是其最小端部截面面积E的1.0-1.2倍。在本专利技术的板栅结构中，在同一水平面上，所述板栅中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的竖筋的截面面积大于或等于远离极耳的竖筋的截面面积。在本专利技术中，也可将所述若干个横筋划分为至少两个横筋单元，每个横筋单元由至少两个横筋组成，在同一垂直面上，所述横筋单元中的每个横筋的截面面积可相同或不同；优选地，每个横筋单元由至少三个横筋组成。在上述筋单元中，优选地，在同一垂直面上，所有横筋的截面面积之和从上至下可相同或逐渐减小。更优选地，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和是位于所述板栅底部与下边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。在前述的本专利技术板栅结构中，所述上边框2、下边框6、左边框5、右边框7、竖筋3和/或横筋4的截面可以是任何形状，例如圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或六边形，可由横筋和竖筋所围成的活性物质空间形状决定。本专利技术另一方面还提供了一种铅酸蓄电池，它包括上述结构的板栅。附图说明图1为本专利技术蓄电池的板栅示意图。图2为对比实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。图3为本专利技术一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。图4为本专利技术另一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。具体实施方式通过以下参考附图的描述进一步详细解释本专利技术，但以下描述仅用于使本专利技术所属
的普通技术人员能够更加清楚地理解本专利技术的原理和精髓，并不意味着对本专利技术进行任何形式的限制。如图1所示，本专利技术中设计了一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳1相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳1相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，图1中的A，B，C，D，E，F，G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蓄电池的板栅，包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其特征在于，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。

【技术特征摘要】
1.一种用于蓄电池的板栅，包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小,其中，与极耳相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的4-7倍，而与右边框相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍,其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小，其中，所述上边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍，所述左边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.05-1.5倍,其中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于远离极耳的横筋的截面面积，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。2.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。3.如权利要求1所述的板栅，其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。4.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比大于或等于下边框的最大端部截面面积...

【专利技术属性】
技术研发人员：何广利，王宪宏，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11