铅酸电池化学电源课程设计

课程设计说明书

课程名称：化学电源设计

设计题目：阀控密封铅酸电池设计

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班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

课程设计任务书

*注：此任务书由课程设计指导教师填写。

目录：

一、设计题目

二、设计过程

1、列出电池零部件及其材料

2、确定单体电池数目

3、确定单体电池额定容量、实际容量

4、根据电池槽的内部尺寸，确定极板和隔膜尺寸，电极片数和隔膜

片数。

5、板栅设计（绘制板栅设计图纸）

6、计算正负极板栅的实体积和空体积

7、计算电池正负极活性物质的用量

8、正负极容量的确定

9、电池容量的验证

10、电解液用量的确定

11、硫酸用量验证

三、参考文献

四、图纸

具体规格要求：

1、中文字体用宋体，英文字体用Times News Roman，字号用小四；

2、绘制板栅图须使用A3绘图纸，规范化制图；

3、其余使用A4打印纸；

4、左侧装订，图纸放在最后一页。

5、绘图要求：（1）单页A4纸上绘出电池的外形和分格立体图草图，标注尺寸。

（2）规范画出正（负）极板栅、横竖筋条与边框的截面形状，规范标注尺寸。

注意：文中的表格需要有表头，图有图标，公式中的物理量有解释。

目录

电动车用阀控铅酸密封电池设计 (6)

1.电池零部件及其材料 (6)

2.确定单体电池数目 (6)

3.单体电池额定容量与实际容量 (6)

4.确定电池参数 (6)

4.1电池单腔内格尺寸设计 (6)

4.2电池极板尺寸设计 (7)

4.3单片正极容量 (7)

4.4单体电池极板数目 (7)

4.5隔膜片数和尺寸 (7)

5.板栅的设计 (8)

5.1板栅筋条的截面形状及板栅的结构 (8)

5.2板栅筋条中心距的计算 (8)

5.3板栅体积的计算 (9)

5.3.1纵筋体积计算 (9)

5.3.2横筋体积计算 (9)

5.3.3板栅边框体积计算 (10)

6.每片板栅实体积与空体积 (10)

6.1每片板栅实体积计算 (10)

6.2每片板栅空体积计算 (10)

7.电池正负极活性物质的用量计算 (10)

7.1铅粉用量计算 (11)

7.2铅膏用量的计算 (11)

8.电解液用量的确定 (12)

9.硫酸用量验证 (13)

参考文献 (13)

电动车用阀控铅酸密封电池设计

1.电池零部件及其材料[1]

正极板 高纯度Pb —Ca —Sn —Al 无锑板栅合金 负极板 高纯度Pb —Ca —Sn —Al 无锑板栅合金 电解液 稀硫酸水溶液

隔板 超细玻璃纤维隔板(AGM ） 电池槽 ABS 树脂

安全阀 具有优质耐酸和抗老化的合成橡胶组成 端子 铜端子 盖 ABS 树脂

封口树脂 环氧树脂及色胶组成,色胶用于区分蓄电池正负极板, 红色为正极, 黑色为负极

图1 阀控蓄电池结构图

2.确定单体电池数目

个单体电池额定电压工作电压单体电池数326===

V

V

3.单体电池额定容量与实际容量

由于电池组是由3只单体电池串联而成，即每一只单体电池的容量等于电池组的容量，所以单体电池的额定容量为180 Ah 。实际容量为额定容量的1.1～1.2倍，本设计取1.1倍，则

实际容量=1.1×额定容量=1.1×180 Ah =198 Ah 4.确定电池参数

4.1电池单腔内格尺寸设计

本设计电池组由3个单体电池组成，外壳尺寸为260 mm×180 mm×245mm ，因此电池内部设计为1×3的电池顺序排列结构，单体电池内腔设计为70mm ×172mm ×238mm 。

4.2电池极板尺寸设计

极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbSO 4的比容较大，随着放电过程的加深，极板孔率下降，使H 2SO 4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低。

极板的耐腐蚀性能在一定程度上也受厚度影响，其耐腐蚀性能与其承载电流(电流密度)有关，当极板越厚时，电流密度越小，耐腐蚀性能提高，但活性物质利用率降低；反之，耐腐蚀性能降低[2]。

本设计考虑优化极板厚度和单片极板承载电流， 最终确定正极板厚度为2.5 mm 。 一方面极板合金含量配比适当， 具有优良耐腐蚀性能；另一方面极板厚度和承载电流适当，提高了活性物质利用率和比能量。

对于电动车电池来说，要求容量高，属于深充深放电池类型，根据给定的外形尺寸和上述确定的电池单腔内格尺寸，确定正极板尺寸为148mm （宽）×212 mm （高）×2.5 mm （厚）。一般负极板厚度是正极板厚度的70%左右，所以负极板尺寸为148 mm （宽）×212 mm （高）×1.75 mm （厚）。 4.3单片正极容量

根据阿仑特(Arendt )经验公式：

C=L×H×0.154×D

式中，C 为单片容量，Ah ；L 为极板宽度，cm ；H 为极板高度，cm ；D 为板栅厚度，cm 。 那么每片正极板容量为C=14.8×21.2×0.154×0.25=24.16 Ah 。 4.4单体电池极板数目

正极板数目=

==Ah

Ah

24.16198每片极板的额定容量单体电池的容量8.195=9片

考虑到铅蓄电池正极易于脱粉，变形及利用率较低的情况，设计时总是负极板比正极板多一片，因此，本设计为保证电池的容量取正极9片，负极10片， 4.5隔膜片数和尺寸

本设计电池设计正极板9片，负极板10片，需要在正极板与负极板之间放置隔膜，所以需要18片隔膜，使用超细玻璃纤维隔板，孔隙率92%。在实际电池中，隔膜的长度要比极板高度多3～4 mm ，隔膜的宽度比极板宽度多2～3 mm 。

所以隔膜的尺寸为150mm×215mm×2mm

隔膜体积计算：