一种板栅制造技术

本实用新型专利技术公开了一种板栅，包括正极板和负极板，正极板的合金配方中包括1.1～1.3wt%的锡（Sn）、0.005～0.025wt%的铝（Al）、0.065～0.095wt%的钙（Ca），其余为铅（Pb）；负极板的合金配方中包括0.1～0.3wt%的锡（Sn）、0.004～0.008wt%的铝（Al）、0.085～0.115wt%的钙（Ca），其余为铅（Pb）。采用上述配比的合金加工板栅不仅易成型，降低了制造难度，而且该板栅制造的蓄电池具有较强的耐腐蚀性，延长了蓄电池的使用寿命。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种板栅，包括正极板和负极板，正极板的合金配方中包括1.1～1.3wt%的锡（Sn）、0.005～0.025wt%的铝（Al）、0.065～0.095wt%的钙（Ca），其余为铅（Pb）；负极板的合金配方中包括0.1～0.3wt%的锡（Sn）、0.004～0.008wt%的铝（Al）、0.085～0.115wt%的钙（Ca），其余为铅（Pb）。采用上述配比的合金加工板栅不仅易成型，降低了制造难度，而且该板栅制造的蓄电池具有较强的耐腐蚀性，延长了蓄电池的使用寿命。【专利说明】一种板栅
本技术涉及电池领域，特别涉及一种板栅。
技术介绍
板栅是活性物质的导电体和承载体，在蓄电池中起重要作用。在蓄电池的成本组成中也占有20wt%?30wt%的比例。因此，人们对板栅的各种研究一直没有停止过。目前，对板栅材料的研究基本上是以Pb(铅)基合金为基础的，大多研究者在合金中添加一些其他的组分，如Ca (钙)、Sn (锡)、Ba (钡)或Bi (铋)稀土等等，用以改善材料的物理性能和电化学性能。同时，板栅的生产方式也有很多进步，拉网板栅的生产不仅提高了生产效率，而且比重力浇铸板栅减重15wt%? 20wt%，节铅效率高且成本显著降低；新型重力连铸板栅也能大大提高效率；此外，普通重力浇铸板栅也有很大的进步，筋条的结构更合理，筋条可以做得更细，板栅的均匀一致性有明显的提高。人们在板栅的基础研究方面取得了一些成果，并且，人们通过对板栅的计算机多维导电模拟计算进行的研究，更好地揭示了板栅导电的规律。板栅设计时，要综合考虑蓄电池的用途和制造能力等，并且要分析筋条结构及筋条间距的要求及影响。一方面要考虑提高蓄电池的比能量，降低成本，另一方面又不能过度节约而达不到蓄电池的功能。板栅的结构设计对蓄电池性能的影响是很大的，铅价飞涨使很多技术人员开始研究如何在降低成本的同时保持相应的性能。现有的板栅类型达400多种，其中机械化生产的类型多达160种，涵盖了大中密电池、汽车电池、动力电池、小密电池以及灯具电池等各种电池中采用的板栅，使用范围的涉及面广泛，如下就设计中以Pb — Ca合金为基础的拉网板栅进行讨论分析。板栅设计重要依据之一是板栅的腐蚀寿命。从理论上讲这是合理的，但是由于可操作性比较差，计算结果和实际情况会相差甚远。究其原因，首先，在蓄电池的实际使用中，不仅仅是单纯的电化学腐蚀，板栅的制造方法也影响其腐蚀寿命，例如，压延板栅(如拉网)的耐腐蚀性比重力浇铸板栅的耐腐蚀性好得多。重力浇铸板栅的气孔和夹渣等情况都会影响腐蚀性。对蓄电池的综合要求可能有:蓄电池的初期容量、蓄电池的寿命、蓄电池的体积、重量和比能量等。由这些要求可大致确定板栅的形状(宽和高以及极耳)和厚度，进一步推算出板栅的大致情况。在大的设计方向确定之后利用经验来设计板栅，即按确定的电池类型、板栅合金和蓄电池的具体要求、板栅厚度和形状大致预估设计结构，进行实物设计，按工艺制造出电池，电池经过实验室寿命测试和实用寿命测试，解剖查验板栅的状态，为相同类型和相同条件的电池的板栅设计提供依据。如果板栅的合金不变，板栅的生产方式不变，电池的用途相近，那么就在以前经验的基础上，适当调整和设计板栅，再实验再积累。这种积累就形成了独特的设计思路和方法，也是非常实用和有效的方法。铅酸蓄电池的用途多种多样，使用环境和方法不同，要求也不同，板栅的结构和特点也就不同。首先，对于汽车用蓄电池板栅进行设计时应该考虑，汽车蓄电池使用状态为瞬时大电流放电，最高可达400?600A，放电时间短，起动性能要好，低温的大电流放电也要好。浮充状态占整个使用过程的大部份时间。使用寿命2?3a。因此，根据这些状况，进行板栅设计应考虑以下几个方面:(I)板栅厚度小，一般不超过2mm，以保证大电流放电；(2)板栅的细微结构会影响板栅的效果，如中间极耳板栅优于偏极耳板栅，放射筋结构优于直筋结构；(3)高与宽的比例明显小于其它板栅；(4)正负板栅厚度比较小，这主要考虑负极板决定充电接收能力和低温大电流放电的需要；(5)极耳的宽度比其他板栅的要大，厚度与板栅同厚；(6)筋条密集，筋条粗细适中。其次，对于大、中型密封阀控电池板栅进行设计时应该考虑到，大、中型密封电池的寿命要求较高，一般在5a以上，有的甚至为10a。在蓄电池使用过程中，相对于容量的放电电流不高，使用环境一般良好，浮充时间占使用寿命的比率很高，即蓄电池一般处于浮充状态。因此，根据这些状况，进行板栅设计应考虑以下几个方面:(I)板栅偏厚,一般为2.5?4mm ；(2)放射筋结构对电池的性能影响不大，中间极耳的影响也很小；(3)由于在使用过程中放置电池的方法不同，因此板栅宽高比例各种各样，具体设计根据槽体；(4)筋条比较稀疏，筋条偏粗。最后，对于电动自行车电池板栅进行设计时应该考虑到，电动自行车电池的使用寿命约为1.5a，容量要求高，电池属于深充/深放类型，要求蓄电池充电状态良好，放电状况要求低温、高温、振动状态下使用，放电电压相对其他用途铅酸蓄电池较稳定，因此，该蓄电池板栅设计考虑到以下几个方面:(I)板栅不能过厚,也不能太薄,适中厚度为1.0?3.0mm ;(2)板栅的高和宽基本上由槽体来确定。由于容量要求高,相对于其它用途的板栅，高度偏大；(3)正负极厚度比较大，这主要是由于增加正极活性物质以确保寿命的原因；(4)筋条偏疏，筋条结构偏细。这主要是由于增加活性物质量以增加容量的原因。板栅起导电和支撑活性物质的作用，并不直接贮存电能，不是参加化学反应的核心物质。因此，怎样使板栅发挥出最好的效能的同时减轻板栅相应的重量是当前的一个课题。关于板栅重量的探讨如下:经过大量的解剖试验发现，正常蓄电池寿命终止时，蓄电池的板栅已被严重腐蚀，一动极板就碎成小块。我们认为在这种情况下筋条中能见到细小的合金条或合金段是比较合理的，即认为功能不过剩也不富余，推断板栅筋条的设计是合理。如果蓄电池的使用寿命达到了预期的寿命，而板栅内部已不能见到合金段，表明板栅的设计量不够，需要增加筋条的强度，如果蓄电池达到了预期寿命，而板栅腐蚀较小，则有减少板栅强度的余地。从试验结果角度看，随着板栅筋条的减少或减小，板栅重量和体积减少，活性物质增多容量提高，但随着板栅筋条的减少和减小，到一定的程度，再继续减重蓄电池大电流放电性能和充电接受性能会受到影响，因此，板栅重量和尺寸是在试验基础上确定的。因此，如何对板栅进行合理的设计制造以优化产品性能，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了 一种板栅，具有优良的性能。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案:一种板栅，所述板栅中的筋条设计成朝向相反的半筋，所述板栅中的单根筋条在长度方向上依次分成第一部分、中间部分和第二部分，所述第一部分靠近电极，所述第一部分的筋条宽度值、所述中间部分的筋条宽度值和所述第二部分的筋条宽度值之间的比例为10:9:7.5 ；所述第一部分、所述中间部分和所述第二部分的长度值的比例为2:2:7。优选地，在上述板栅中，所述第一部分和所述中间部分之间以及所述中间部分和所述第二部分之间分别设置有过渡结构。优选地，在上述板栅中，所述板栅中单根筋条的筋条宽度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，赵恒祥，刘毅，
申请(专利权)人：山东瑞宇蓄电池有限公司，
类型：实用新型
国别省市：