卷绕式纯铅电池介绍

（4）高温下，正板栅腐蚀速度加快，引起失效 从以下分析可以看出，铅酸蓄电池中正板栅一直于热力学不稳定态，易被腐蚀。
正极的平衡电极电势由硫酸的活度所决定，即
PbO2
3H
HSO 4
2e
PbSO4
2H2O
e
RT 2F
ln
a3 (H )a(HSO ) 4 a2 (H 2O)
其中 1.6（55氢V标）。
二、卷绕式纯铅电池的设计开 发思路
1、卷绕式纯铅电池结构
2、卷绕电池的设计理念
所谓卷绕电池不是简单的将电极进行卷绕就行了,它的制 作工艺中引入了许多新的设计理念: （1）引入冷压板栅的理念; （2）引入极板履盖pasting paper的理念; （3）引入酸控容量的理念; （4）引入高开阀压力的理念; （5）引入高装配压力的理念。
进，电极电势远远超过-0.3V，因此铅及其合金将被氧化为PbO2而发生板栅腐蚀。 根据Arrhenius公式，温度每升高10℃，正板栅腐蚀速度将提高一倍，电池的浮充寿命
也将减半。
1973年Gates发明世界第一块AGM阀控电池就是 卷绕结构，但由于生产工艺复杂，无法自动化生产， 没能快速产业化。由于新的应用要求与自动化生产设 备的出现，美国先进电池联合会（ALABC）于2000 年后又开始重新卷绕电池进行深入研发，到2002年 美国ENERSYS、江森Optima、新加坡GP（Bolder ）、EXIDE等公司均推出了各系列新型卷绕式铅酸蓄 电池。我公司年产50万只卷绕电池的生产线也于 2010年投产，为国内首家。
13.5
第一次放电 第二次放电
13.0
电 压 /V
12.5
12.0
11.5
11.0
10.5 0
20
40
60
80
100
120
时 间 /h
7）优秀的高温浮充性能
从图中来看, 电池在65℃ 高温下采用 14.1V连续 充电70天,电 流值仍保持 在安全范围 内（只有 1/50C）,说 明该电池在 高温下发生 失水\热失控 的可能性很 小.
45分钟 = 95%电量
我公司卷绕电池在高功率UPS中的应用
江苏某客户240V，UPS系统
我公司卷绕电池在高功率UPS中的应用
充电时正极电势高于1.655V，放电态的PbSO4将氧化为PbO2，放电时则低于此值。铅基 合金在H2SO4溶液中建立混合电势，可近似视为铅在H2SO4溶液中建立的平衡：
Pb
HSO
4
PbSO4
H
2e
e
0.3
RT 2F
ln
a(H ) a(HSO4 )
从上式可以看出，只有当电势负于-0.3V时铅及其合金才处于稳定状态。而在电池充电
目前，为了解决这一问题，各运营商均在室外基站引入了 通信用磷酸铁锂电池。但该电池目前还存在性能不稳定、价格 高、与系统兼容等方面问题。为此，双登集团根据实际应用要 求同时推出了成本相对更低、性能更可靠的卷绕式纯铅电池， 可有效解决上述问题，对室外站的大量推广，实际节能减排意 义重大。
1 蓄电池在室外站的使用环境 蓄电池在室外室的工作环境非常恶劣: （1）电池直接放在室外机柜中，没有空调。在南方，夏天机 柜内温度可能会高达60℃以上。而在北方，冬天温度又可能会 在-20℃以下。 （2）供电条件相对较差，停电频繁，而且常常会出现充电不 足即放电的情况，在部分特殊地区近乎于循环使用。
3、卷绕式纯铅电池的设计思路
(1)为解决正板栅耐腐蚀问题，采用连轧连冲的板栅制作技术。
（a）冷轧冲孔(5:1)；
（b）浇铸
图 Pb-1%Sn合金的微观结构图
（a）冷轧冲孔(5:1)；
（b）浇铸
图 Pb-1%Sn合金腐蚀试验后的微观结构图
不同加工方式下铅锡合金腐蚀失重表
序号 类别
腐蚀前重量 腐蚀后重量(g） 腐蚀量(g)
如前面所提及的，卷绕电池在高温 下，结构的优势使电池不会出现因鼓胀、 失水而失效，在经常停电、环境恶劣的户 外站有较大的应用价值。
浙江移动应用案例：
湖南移动户外地埋防盗式应用
广西联通在户外一体化电源中应用
太阳能路灯上的应用
海南
2.高功率UPS应用 卷绕电池具有更平稳的高输出电压，更高的功率密度。因为电
1）户外电源系统 电池使用于室外电源系统的主要优势: 在-5～35℃范围内，产品寿命变动小于5%； 与普通铅酸电池的使用方式可通用,不需要做额外的改动与
投入; 恶劣条件下的高可靠性与高安全性; 自2008年以来，广西联通(室外基站)\黑龙江移动\浙江移动、
联通(室外基站)均有应用\湖南移动（室外基站）等省份均开 始在户外直放基站使用。
初始容量 第一次短接后 第二次短接后 第三次短接后 第四次短接后 第五次短接后 第六次短接后 第七次短接后 第八次短接后 第九次短接后 第十次短接后
表2 12V75Ah卷绕式纯铅电池短接试验数据
放电时间
时
分
秒
放出容量 与首次容量比 与额定容量比
10
37
17
79.66
100.00%
106.2%
10
49
(2) 1mm薄型极板设计，极板比表面积远远高于普通电池。确 保电池有良好的高倍率放电及高低温性能。
(3)为解决活性物质软化问题，采用高达80kpa的装配压。
(4)采用圆形结构设计，解决了壳体在高温情况下，热失控鼓胀而变形问题。 圆柱形单格设计使电池具有很好的机械性能。单格四壁受力均匀，当内部
气体压力增大时，不会膨胀。同时可以承受较高的开阀压力，卷绕电池的开 阀压力可以达到50kpa以上，平板电池只有10-20kpa，从而有效减少水分的 流失，延长电池使用寿命。
1）超强的高温浮充性能
按照YDT/799-2010标准，高温浮充寿命可达到14次，而普通12V铅 酸电池一般只有6次，见图所示：
3hr容量：Ah
60℃高温加速浮充寿命
6-SPB-50
6-GFM-50
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
循环次数：折合寿命（年）
充电电流(A)
12V75Ah卷绕电池在65℃下采用14.1V恒压充电70天(14天一个周期)的电流 变化图
1.6 1.4
1.2
1
电流1（A）
电流2（A）
0.8
电流3（A）
电流4（A）
0.6
电流5（A）
0.4
0.2
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 充电时间(天)
8）良好的高温循环性能 在50℃环境下，50%DOD循环寿命可达到20个周期，共600次循
电压(V)
14.0 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5
0
第一次放电 第二次放电 第三次放电
100
200
300
400
500
放电时间(分钟)
6） 散热性好，发生热失控的可能性小
卷绕式纯铅电池由于充电效率高，发热量小，且电池散热面积为普通平板电池的 1.5倍。下图所示，电池采用0.01C10放电至终压，后再采用0.01C10充入放出容量的 100%，充电结束后再进行二次放电，充电效率可以达到95.14%。
卷绕式纯铅蓄电池产品介绍
2013年6月
双登集团股份有限公司
目录
一、卷绕纯铅电池的开发背景 二、卷绕纯铅电池的设计开发思路 三、卷绕纯铅电池的特点与应用案例 四、双登纯铅卷绕电池配套设备汇报
一、卷绕电池的开发背景
随着科技与时代进步，世界各国对环境问题及能源问题越 来越重视，我国明确制定了十二五节能减排目标，各大通信运 营商积极响应，也制定了各种措施减少能源消耗。其中室外基 站因其投资少、占地面积小、环境要求低被各通信运营商广泛 应用。但随着使用数量与时间的增加，室外一体化基站中电池 的过早失效也成为一个较为严重的问题
环，见图所示：
50%DOD@50℃循环曲线
120.0%
100.0%
额定容量：%
80.0%
60.0%
40.0%
20.0%
0.0%
0
3
6
9
12
15
18
21
大循环数
2、应用案例 纯铅卷绕电池在国外通信行业中的应用较多，尤其是
在室外站中，但由于价格及认识问题，在国内应用较少， 双登集团通过自主开发，已获得授权发明专利2项，实用新 型专利9项，申请公开发明专利4项，并建立了自动化批量 生产线。
池极低的内阻，不管是中倍率放电还是高倍率放电都表现出平稳 的高输出电压。在高功率应用时，放电时间比同容量普通电池高1 倍以上。同时电池还可以进行快速充电，45分钟内可充入95％以 上的电量。是市场上唯一实现快速充电的铅酸电池。
由于电池的以上特点，电池也可以广泛应用于各种备电时间在 30分钟以下的高功率型UPS。并也可将电池的额定容量减少50%， 实现资源的保护。
2 蓄电池主要失效原因 （1）高温下，易发生失水、热失控导致电池鼓胀失效
当环境温度提高时，在正极上的析氧、析氢等副反应的速度 将明显加速，有更多的氧气抵达负极进行氧复合反应，这时又 会放出更多的热量，使电池内温度进一步提升，形成一个恶性 循环，最终导致电池干涸或发生电池壳体软化鼓胀变形失效。 （2）低温下，电池再充电困难，易造成负极硫酸盐化，使电 池容量快速下降。 （3）恶劣的电网条件下，电池频繁充放循环导致正极活性物 质很快软化，容量发生衰减。
平板AGM电池充电时，产生的气体压力会使 单格壁变形膨胀，长时间运 行下去，电池最终会因此失效。下图显示出了这两种结构受力的差别。