電動車用雙極柱式水平閥控鉛酸蓄電池(vRLA)的研制泰安立業(yè)光電科技有限責任公司趙亮電動車用雙極柱式水平閥控鉛酸蓄電池(vRLA)的研制泰安立業(yè)光電科技有限責任公司趙亮淄博市淄川區(qū)華淄蓄電池廠趙{對隆趙凱：濟南大學物理科學學院金衛(wèi)東摘要：新研制的VRLA鉛酸吾電池采用2v單體結構，極群水平放置，在兩端分別引出正負極極柱}口平安排氣閥。充放電實驗證明充電接受能力強，粥用于快速充電．內膽小，能眵用于大電i亮放電．解剖觀察證實不存在傳統(tǒng)結構中輟群下部腐蝕損壞現(xiàn)象。單體電池成組后，自然形成通風道，散熱效果好，大電流充電時溫升低．壽命長．關鍵詞：水平電’池，兩端雙極柱，快il殼放電；慢脈沖計量充電：內電阻I引言新能源汽車行業(yè)的動力電池優(yōu)選鉛酸莆電池，急需提高閥控鉛酸蓄電池兩項關鍵指杯：一是人電流充放電性能，_足深度循環(huán)放電壽命。經(jīng)過長期的研究安騎，牛產(chǎn)H1r電動乍川職極柱式水甲閥控鉛酸薔屯池。電池是2v單體結構。檄板群水平放冠，在兩端設肯引}Ij“負極杜和宜全州氣閥?？朔烹妼嶒炞C州，山于內電阻低允}U接受能力強．能夠州丁快速先電，內阻小，能夠用于犬電iii[放電。解自4觀察證實不存和傳統(tǒng)結構中極群下部腐蝕損壞現(xiàn)象。單體電池成組歷，自然彤戚通風道，敞熱效果好，火電流充電時溫川低，奄命長。兩端0㈨般極柱水甲鉛酸蓄lb池blif請r々{U，專剎號：zL6。奉空謹oI論該電池的大電流允放電和深度循環(huán)詹命等關鍵指枷、。2單體電池結構與成組方式21單體電池結構電池電Jt2V，3小時率額定窖麓140Ah。單體Ib池結構剖面圖，如圖l所示。單體I“池組合端而圖，如圖2所示。國1般配方』t：10lFll負。JI：極板幾≈：173x134×24ram。位棱板八寸：173x134x2Omm。JU池極群水’F放置，兩端沒南引出薩負極}帥I安傘排氣閥。極t1：鑄焊鍍{}!銅極托頭。2．2單體電池成組方式：甲體IU池成組的連接方式采朋截而15mm2的鍍銀銅排連接極柱，用M】0防松脫螺桿緊蚓，并作絕緣2．2單體電池成組方式：甲體IU池成組的連接方式采朋截而15mm2的鍍銀銅排連接極柱，用M】0防松脫螺桿緊蚓，并作絕緣處理，不見外露金屬，減少漏電，防止短路。單體電池根據(jù)電動車內空間和配重要求擺放。單伴電池之問有問隙．形成通風道．在人電流充電過程中，確保電池敞熱。防止了傳統(tǒng)的12V或6v電池內部敞熱小良的危魯。fU池組連接方式，如罔3所示。空氣 空氣|芒l_j3檢驗結果依捌QC／T742．2006?電動汽4二用鉛酸蒂IU池?標準進行檢測電池是2如Ⅱ他單體串聯(lián)，組成4v電池組。覓放電環(huán)境溫度25℃。31 3小時率容量檢測結果3小時牢放電容量為14BAh，放電曲線，如罔4所示?！！篢_ ——守3．2人}U流放電3．2l大lU流放電標準——Oc，T742—2006巾5．6標準I)完仝先電的電池靜置5h。雌31，(^)電流放電．放電罕單體半均屯球為15V時終Jl：，放電時川不低于40min。2)完全允電的rU池靜胃5h。咀9I(A)1U流放lU，破lU0min，放lU電Jt；-5低丁l4V，單格。3．22大電流放lU檢測結果I)競爭允電的『n池靜止5h。以3I。(A)電流放電，放電至單休半均電臟為150V叫終止，放電時問58min放電曲線，如圖5所示。放電曲線，如圖5所示。1C(A)IU浙￡肢lU、——·——．～——‘—‘～—’、、I翟j52)完全充電的電池靜止5h。以9Is(A)電流放電，放電3min，放電電壓不低于1．9V／單格。放電曲線，如圖6所示。、 亂Ii士掣itt3．3低溫性能3．3．1低溫性能標準——Qcfr742．2006中5．8標準1)蓄電池在．20±2℃環(huán)境中擱置20h。然后在該環(huán)境中以6I。(A)電流放電，放電至單體平均電壓為1．4V時終止，放電時間不低于5min。2)蓄電池在一20±2℃環(huán)境中擱置20h。然后在該環(huán)境中以I。(A)電流放電，放電至單體平均電壓為1．4V時終止，放電容量不低于55％。3．3．2低溫性能檢測結果1)蓄電池在．20±2℃環(huán)境中擱置20h。然后在該環(huán)境中以6I。(A)電流放電，放電至單體平均電壓為1．4V時終止，放電時間5．4min。放電曲線，如圖7所示。～＼盞l·75 ＼||l卅72)蓄電池在．20_+2"C環(huán)境中擱置20h。然后在該環(huán)境中以I。(A)電流放電，放電至單體平均電壓為l。4V時終止，放出82Ah，放電容量的58％。放電曲線，如圖8所示71-20F墮披lUr}艙-20F墮披lUr}艙一’。?！??！?。＼，，，＼芻1．9 ＼}ilf寸IⅥ／n*2分罔83．4充電特性3．4．1充電設備針對電動車電池的充電要求充電時間短，電池溫升小的特點，自行研制慢脈沖計量充電設備。充電設備的特點是1)充電脈沖值大；2)充電脈沖寬度，根據(jù)電池的荷電狀況自行調節(jié)；3)充電時間短；4)充電溫升小。3．4．2常規(guī)充電充電方式：限流44A恒壓2．367V充電8h的充電方式，充電曲線，如圖9所示。充電電流曲箍’|o i答〞 ifl＼＼．，，．圖93．4．3快速充電能力：限流300A恒壓2．46V充電1h，電池就可充滿，電池組的溫升只有10℃左右。限流420A恒壓2．5V充電0．5h，電池就可充滿，時間縮短一半，電池組的溫升只有10～15"C。充電曲線，如圖10所示。72，∞’。。。。／＼／ ＼／ ＼墨 ／ ＼；z．4二鼬_z·蹦_l∞／＼＼＼、一瑚／。、＼．～．，／圖lO3．4．4．水平電池析氣檢驗實驗條件：用同一只電池在相同的充電條件和環(huán)境條件下進行檢驗。充電方式：恒流30A充電到2．367V恒壓充電，充電時間為8．5h。環(huán)境溫度：25±5℃．循環(huán)到31、32和33、34次收集氣體每種放置姿態(tài)，進行2次充放電，收集連續(xù)2次充電的析氣量。水平電池2次析出：420ml，單位容量充電一次的析氣量：1．4ml／Ah。站立放置2次析出：705ml，單位容量充電一次的析氣量：2．35ml／Ah。．水平電池的析氣量是站立電池析氣量的一半。3．4．5．電池循環(huán)耐久能力：電池用13(A)放電到終止電壓1．75V，然后用慢脈沖計量充電設備充電，充電時間5h，作為一個循環(huán)，當電池放電容量降到額定容量的80％時，壽命終止。電池是水平放置在室內，沒有采取保溫或降溫措施，讓電池更接近實際使用條件。壽命做到600屢次，現(xiàn)在仍在循環(huán)中，見圖ll。電tII度?℃J5●2●●田114．結果分析依據(jù)標準qcfr742．2021對電池的測試，有的指標接近標準，有的指標優(yōu)于標準，雙極柱VRLA式水平鉛酸蓄電池性能良好源于以下多方面的因素：1)電池內阻低：根據(jù)歐姆定律，在相同的導電材料與截面時，板柵的長度減少一半，電阻也相應減少一半，電池的電壓降低和電能損失也減少一半。732)電流分布均勻：現(xiàn)行電池的充放電一開始都是從極耳附近開始反映，然后逐漸向下延伸，這樣就造成了極板的上部電流密度大活物質利用率高，極板的下部尤其是下部的中間部位電流密度小，活物質利用率2)電流分布均勻：現(xiàn)行電池的充放電一開始都是從極耳附近開始反映，然后逐漸向下延伸，這樣就造成了極板的上部電流密度大活物質利用率高，極板的下部尤其是下部的中間部位電流密度小，活物質利用率低，板柵腐蝕上部要比下部腐蝕的嚴重，從解剖使用過的電池也證明了這一點。極板兩端引出板耳的水平電池那么不然，由于極板兩端出板耳，加之又是水平放置，極板就沒有了上部和底部，電流密度均勻的分布在極板上面，活物質利用率均勻一致，從而有效地提高了大電流充放電的可靠性，延長了電池壽命。3)電解液分布均勻：水平電池將電解液的分層現(xiàn)象降低到最低。水平電池是按極板的水平方向安裝使用，硫酸的沉降距離足隔板的厚度約在1-3ram，又因正負極板孔率在50％～60％(隔板孔率在|00kPa壓力下時約90％左右)，板柵用鉛合金沒有孔率，板柵外表積約占極板面積的20％左右，使硫酸沉降就限制在隔板厚度之間?？梢哉f，沒有硫酸的沉降，就沒有電解液的分層現(xiàn)象的存在，也就不會影響電池的容量與壽命。5．結論1)兩端引出雙極柱水平鉛酸蓄電池提高了電池的輸出比功率，提高了深循環(huán)壽命，系統(tǒng)的降低電池組的內阻是十分重要的一項工作。降低了電池內阻可以選用低電壓(2．35V)充電，從理論到實踐都證明電池耗水等于零。對于VRLA式電池耗水多就是減少壽命。內電阻低在充電過程中，減少電能損失，降低了電池充電溫度，從而減少了正板柵腐蝕，這都是提高容量延長壽命的重要條件。降低電池組的內電阻可以實現(xiàn)大電流充放電。2)兩端出雙極柱水平鉛酸蓄電池的充放電電流密度分布均勻，活物質利用率均勻，依據(jù)標準QC／T742—2021中的5．13要求使命已經(jīng)做到了600次，現(xiàn)在仍在循環(huán)中。3)用慢脈沖計量充電設備充電，用3C(A)電流充電，在20分鐘內充入放出容量的8