基于铅酸电池板栅结构设计

基于铅酸电池板栅结构设计

岑宁光

广东汤浅蓄电池有限公司广东省佛山市528300

摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了铅酸电池板栅结构设计技术的飞跃，研究其相关课题对于提升铅酸电池的整体应用效果具有极为关键的意义。文章概述了相关内容，分析了蓄电池板栅发展现状，探讨了铸造式板栅和拉网式板栅的对比，并就连续铸造式与扩展式板栅做了研究，望对相关工作的开展有所裨益。

关键词：铅酸电池；板栅；结构；设计

1前言

随着铅酸电池应用条件的不断变化，对其板栅结构设计提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。

2概述

在铅酸电池的发展中，主要有三个问题：第一，提高比容量和比功率；第二，提高循环利用效率；第三，提高电池的充电能力。减轻极板重量在第一条，这也是提高铅酸蓄电池比容量最直接的一种方法。降低电池的重量，提高对活性物质的利用，加强电池的循环利用效率，我未来铅酸蓄电池的主要发展方向。在选择板栅的结构设计时，要结合蓄电池的用途、标准等进行考虑。降低企业设计时投入的成本，但同时也要保证蓄电池的功能，企业要根据自身的实际情况选择相应的板栅结构。同时，我国也要加强对蓄电池板栅结构的研究，提出更完善的板栅结构，促进铅酸蓄电池行业的发展。

3蓄电池板栅发展现状

目前，我国的铅价较高，因此，生产企业想要提高自身的经济收益，必须要从板栅重量入手。在铅酸蓄电池中，板栅占到了整体重量的四分之一，如果通过拉网式板栅的应用，可以大大降低电池的重量，减少铅的含量。从市场的发展趋势看，目前板栅正在逐渐向小型化、轻量化发展，这也对蓄电池提出了全新的要求。想要达到这些要求，必须要减轻蓄电池的重量，也就是减轻板栅的重量，运用轻量化的板栅，提高铅酸蓄电池的重量比能量。

从我国的研究情况来看，目前在减轻板栅重量，提高电池比能量的方面较多，主要有拉网板栅、冲压式板栅、导电塑料板栅等等，有些成果已经开始在多个领域运用，取得了良好的效果。

在汽车行业方面，一般采用的是拉网板栅和连续铸造式板栅。日本、德国、英国等国家在上世纪末期就已经开始运用拉网板栅的设计方法，取得了良好的成果。我国应当根据行业的具体情况，考虑材料、制造方法、活性物质等方面，综合比较选择，采用合适的板栅结构设计。

4铸造式板栅和拉网式板栅的对比

铸造式板栅的特点在于生产效率较低，自动化水平差，但是其技术应用范围较广，机械强度高，同时尺寸较为稳定，但需要企业投入大量的成本。从电池的特点来看，铸造式板栅的功率较大，比能量高，耐腐蚀性强，循环寿命也比较好，但是电池的价格较高。

而扩展式板栅的特点在于，生产效率高，自动化水平高，生产成本低。同时，通过连续板栅生产技术可以进一步降低企业的投入成本，提高了极板的均匀性。但是和铸造式板栅相比，扩展式板栅的技术应用范围较小，机械强度较低，在机械加工方面存在一定的困难。另一方面，拉网式生产工艺所产出的铅钙板栅常常会出现活性物质脱落的情况，充电方面也和铸造式板栅有一定的差距，电池的使用寿命较短。

根据相关调查可以发现，扩展式技术以及其他的连续生产技术生产薄型极板是保证铅酸蓄电池在化学电源领域具备市场竞争力的一种基本方式。和重力浇筑的生产工艺相比，通过拉网式等连续生产方法，能够大大降低企业的生产成本，提高极板的均匀性，满足更多方面的需求。而拉网板栅的生产工艺则改变了电池的生产模式，成为一种更清洁的板栅生产方法，减少了铸造式板栅生产过程中出现的污染物质。从我国的情况来看，一般技术较为先进的企业采用的是铅-钙合金的连续生产技术，而规模较小的企业采取的则是一般的铸造式生产技术。

5连续铸造式与扩展式板栅

铅酸蓄电池的主要生产方式是降低板栅的重量，提高活性物质的利用率，从而最大化电池比能量。但是，目前大多数板栅生产技术在板栅设计、性能以及结构优化方面都有一定的局限性，而通过新兴的连续铸造式技术，能够有效改善这些问题，无论是在技术还是经济上，都有一定的优势。通过辊压加工连铸法，可以提高铅钙合金的强度，保证板栅的质量。

通过沃茨CON-ROLL技术生产出的板栅，有低压延率以及辊压晶粒的特点，有着较高的机械性能。板栅有着耐穿透性强、耐腐蚀性强的特点，在高温加速寿命试验中，这种板栅良好的保证了其锻造结构，通过这种生产工艺生产的板栅成本远远低于传统的板栅。

连续铸造技术主要有以下几项优点：第一，连续铸造生产能够适用于各个厚度的板栅，通过利用现有的板栅带涂填设备，能够改变板栅的材料及其结构，从而提高板栅的耐腐蚀性以及铅膏附着力。由于不同的板栅有着不同的要求，连续铸造生产工艺可以根据具体的要求优化板栅的机构及性能，从而降低电池的重量，提高电池的功率以及能量密度，加强电池的耐腐蚀性，延长电池的使用寿命。在连续铸造工艺中，对结构的设计没有过多的限制，理论上来说，可以实现任何结构的设计；第二，连铸式板栅可以自由选择板栅的厚度以及设计的结构，和传统的板栅制造工艺相比，这种方式的灵活性更强。板栅的厚度可以降低到载流、腐蚀以及加工所需要的最小厚度，能够有效降低电阻损耗。同时，这种板栅的机械性能较强，因氧化而导致的增长可以降到最小值。在连铸生产方式中，都多种增加活性物质附着力的措施，也提高了板栅的抗腐蚀性以及铅膏的附着性。

连续铸造式生产技术的经济优势主要有以下几方面：经济是企业发展的根本，任何技术的发展都要建立在经济基础之上。根据相关的调查发现，连续铸造式的生产成本和扩孔式板栅和冲孔式板栅相差无几。从商业生产设备细节设计上来看，对于能够达到100片板栅/分钟产量的设备，这种技术的经济实用型较强，通过降低厚度以及对电阻的优化设计，能够大大降低生产成本。另一方面，这种生产技术采用的原材料是废弃的铅，在原材料上直接可以降低四分之一的成本。

扩展式板栅的生产率高，自动化水平高，生产成本较低，技术应用范围较大，机械程度低。通过这种板栅制造的电池，有着功率大，比能量高，价格低的特点，但是在耐腐蚀性方面较差，同时循环寿命较短；而连续铸造板栅的生产效率高，自动化水平高，技术应用范围也比较广，机械强度比扩展式板栅更好。通过这种板栅制作的电池有着高功率、高比能量、抗腐蚀性强、循环寿命长的特点。

通过连续铸造式或连续滚轧式生产技术，可以节约企业大量的成本。在电池的使用过程中，铅合金板栅对电池的使用寿命有着重要的影响。板栅必须要具备一定的机械性能，板栅的尺寸要稳定，这样在充、放电反应中，能够承受一定的应力，保证板栅不会出现弯曲、延长或翘曲的情况。目前，我国铅酸蓄电池的主要应用是在汽车方向，随着汽车行业的不断发展，对铅酸蓄电池也提出了更高的要求，必须要降低电池的重量，同时还要保证电池能够输出相当大的电流。在未来的发展中，薄型极板是主要的发展方向，通过这种设计方法，能够保证铅酸蓄电池在电化学系统中的主体地位。不同的板栅设计制造方法都有着自身的优势与缺陷，企业在发展中要根据自身的实际情况选择。但是从发展状况来看，连续铸造式板栅是蓄电池板栅未来的主要发展方向。

6结束语

通过对铅酸电池板栅结构设计问题的研究，我们可以发现，该项工作理想效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从客观实际出发，充分利用既有优势资源与条件，研究制定最为符合实际的设计实施方案。

参考文献：

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