一种用于蓄电池的板栅的制作方法
一种用于蓄电池的板栅的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种优化了的用于铅酸电池的板栅结构，它包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。另外，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。在不增加成本的前提下,本发明的板栅能够使铅酸电池获得更好的高功率特性即更低的电池内阻和更长的循环使用寿命。
【专利说明】—种用于蓄电池的板栅
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池的板栅，特别是，涉及一种用于铅酸蓄电池的板栅。
【背景技术】
[0002]板栅是铅酸蓄电池的集电器，也用于支撑电极中的活性物质，其决定了电池的大部分欧姆内阻，而内阻决定了铅酸电池的功率特性以及产生的热量，因此，具有良好结构的板栅有利于减少内阻，提高功率特性，并降低电池作业时产生的热量，从而提高电池的循环使用寿命。
[0003]目前，很多研究集中在改进铅酸蓄电池板栅结构方面，有几种方法可以优化板栅。一是优化栅格面积(即横筋和竖筋包围形成的面积)，即增大离极耳较远部分内的栅格面积，减少靠近极耳部分的栅格面积。该方法实际上优化的电极活性物质的面积，而电池的欧姆内阻基本由板栅的内阻决定，所以起到的效果很有限。二是改变栅格的形状，例如将长方形栅格改为圆形或其他形状。该方法可以得到新的结构，但是无法得到更优化的设计。三是优化筋条的宽度或截面面积，对电池板栅进行改进和优化，从而得到具有良好性能的电池板栅。
[0004]CN200680017715.1,CN200710107585.7，CN200810124602.2，CN200910024808.2 中
对栅格面积或栅格的形状进行了优化，其中主要是对板栅中横筋和竖筋的排布形状做了改进，比如排布成纵横交错的斜边梯形、蜂窝状等等，但由于铅酸电池内部的电流和电压分布特性，除了上述这种结构性的因素对其性能会有影响外，事实上，其尺寸的配比优化对蓄电池的板栅性能也具有相当大的影响。
[0005]CN201072783Y中公开了一种蓄电池板栅结构，本发明中通过将靠极耳越近地方的板栅框筋和竖筋设计成较粗的筋条结构，板栅框筋的最大宽度C为最小宽度D的1.2?1.5倍，竖筋的最大宽度A为最小宽度B的1.5?2倍。因此使得电池在使用过程中板栅传导电流均匀，提高电池性能和循环使用寿命。事实上，影响板栅性能的因素众多，本发明中的改进只是在现有的板栅局部结构上做了较少部分的改进，并未能从根本上优化板栅结构。
[0006]上述文献在此全文引入以作参考。
[0007]因此，本发明致力于对现有技术中的上述缺陷进行一处或多处改进，从实际应用最广的格子状的板栅入手，利用计算流体力学(CFD)的方法来优化其结构内部的尺寸，全面研究了板栅的内阻及压降与横筋、竖筋、框筋的尺寸、尺寸的变化规律以及横筋和竖筋的排布等的关系，从而节省试验周期和成本。在保障寿命和成本的情况下，优化了性能及功率特性，并且降低发热，从而得到最优的电池板栅结构和尺寸配比。另外，本发明的技术方案可以保持成本不变的情况下，相同的电池具有更好的功率特性，更低的发热从而更长的寿命。
【发明内容】
[0008]本发明的最终目的在于，在不增加成本的前提下，通过优化蓄电池中板栅的结构来获得具有改进的高容量、低电池内阻即高功率特性和较长循环使用寿命的蓄电池。
[0009]本发明人为了优化板栅结构，首先基于计算流体力学(CFD)模型和模拟方法来计算板栅内的电势损失和电流分布；然后比较使用等量的铅和活性物质的不同板栅设计，通过筛选找出优化的板栅；选择最大电势损失和输出电流作为评估设计的参数；然后将电势损失低且输出电流高的板栅作为候选；最后，比较各个不同板栅的最小截面面积以获得最佳参数，从而在最大程度上延长蓄电池的使用寿命。
[0010]上述目的可通过具有如下特征的板栅结构来实现:本发明中设计了 一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳I相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳I相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，其中，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
[0011 ] 在上述的板栅中，进一步，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可逐渐减小。
[0012]在本发明中，优选地，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。同样优选地，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
[0013]另外，在本发明中，所述上边框2的最大端部截面面积B与最小端部截面面积A之比可大于或等于下边框6的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比；和/或所述左边框5的最大端部截面面积D与最小端部截面面积C之比大于或等于右边框7的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。在本发明的实施方案中，所述上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的1.5-3倍，所述左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.05-1.5倍。
[0014]在上述的板栅结构中包括了若干个横筋，而所述横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从上至下可相同或逐渐减小。而所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向也可相同或逐渐减小。其中，优选地，与极耳I相邻的板栅顶部横筋的最大端部截面面积N与最小端部截面面积F的1.0-1.5倍，而与下边框6相邻的板栅底部横筋的最大端部截面面积T是其最小端部截面面积E的1.0-1.2倍。另外，优选地，与极耳I相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积H是其最小端部截面面积G的4-7倍，而与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的1.5-3倍。
[0015]在本发明的板栅结构中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于或等于远离极耳的横筋的截面面积。优选地，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。另一方面，在同一水平面上，所述板栅中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的竖筋的截面面积大于或等于远离极耳的竖筋的截面面积。
[0016]在本发明中，也可将所述若干个横筋划分为至少两个横筋单元，每个横筋单元由至少两个横筋组成，在同一垂直面上，所述横筋单元中的每个横筋的截面面积可相同或不同；优选地，每个横筋单元由至少三个横筋组成。在上述筋单元中，优选地，在同一垂直面上，所有横筋的截面面积之和从上至下可相同或逐渐减小。更优选地，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和是位于所述板栅底部与下边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
[0017]在前述的本发明板栅结构中，所述上边框2、下边框6、左边框5、右边框7、竖筋3和/或横筋4的截面可以是任何形状，例如圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或六边形，可由横筋和竖筋所围成的活性物质空间形状决定。
[0018]本发明另一方面还提供了 一种铅酸蓄电池，它包括上述结构的板栅。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明蓄电池的板栅示意图。
[0020]图2为对比实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
[0021]图3为本发明一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
[0022]图4为本发明另一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
【具体实施方式】
[0023]通过以下参考附图的描述进一步详细解释本发明，但以下描述仅用于使本发明所属【技术领域】的普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的原理和精髓，并不意味着对本发明进行任何形式的限制。
[0024]如图1所示，本发明中设计了一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳I相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳I相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，图1中的A，B, C，D，E，F，G，H，J，K，Τ, M，N, P为板栅不同部位的截面面积，其中，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从左至右呈线性逐渐减小，并且所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从上至下呈线性逐渐减小。
[0025]在此板栅结构中，上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的
1.5-3倍，左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.05-1.5倍。
[0026]另外，在本实施方式的板栅结构中，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从左至右逐渐减小。其中，与极耳I相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积H是其最小端部截面面积G的4-7倍，而与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的1.5-3倍。
[0027]在本发明的另一个实施方式中，将所述若干个横筋划分为四个横筋单元(1、I1、III以及IV)，每个横筋单元由三个横筋组成，其中，E，K，M组成横筋单元(I)，E，K，M的截面面积可以相同或不同，K也可以小于、等于或大于E ;在一个单元的内部，即E，K，M具有不同的截面面积，这样有助于更好的支撑活性物质，延长使用寿命。在同一垂直面上，所述横筋单元中的所有横筋的截面面积之和从上至下呈线性逐渐减小。优选地，所述板栅顶部横筋单元(IV)中所有横筋的截面面积之和是所述板栅底部横筋单元(I)中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
[0028]实施例1[0029]在本实施例中，对美国EASTPENN公司的UNIGY — II蓄电池中的板栅结构进行了优化，其中，上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的2倍，左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.18倍。下边框6以及右边框7的截面面积未作调整。
[0030]另外，与极耳I相邻的竖筋的最大截面面积H是最小截面面积G的5.875倍，并呈线性增加；与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的2.125倍，并呈线性增加；位于板栅的底部的横筋具有最小截面面积，位于板栅的顶部的横筋具有最大截面面积且为所述最小截面面积的1.2倍。
[0031]实施例2
[0032]在本实施例中，对实施例1中的板栅进一步进行了调整，将所述若干个横筋划分为四个横筋单元(1、I1、III以及IV)，每个横筋单元由三个横筋组成，其中，E，K，M组成横筋单元(I)，并且E，K，M的截面面积相同。在同一垂直面上，所述横筋单元中的所有横筋的截面面积之和从上至下呈线性逐渐减小，板栅顶部横筋单元(IV)中所有横筋的截面面积之和是所述板栅底部横筋单元(I)中所有横筋的截面面积之和的1.5倍。
[0033]对比实施例
[0034]在本对比实施例中使用的板栅是购自美国EASTPENN公司的UNIGY — II蓄电池中的板栅，该板栅的横筋4截面面积相同，竖筋3部分的最大截面积为最小面积的1.5倍。
[0035]测试例
[0036]蓄电池在工作时，很难测量板栅上的电势损失，因而本发明选用了计算流体力学模拟的方法对板栅上的电势损失和输出电流进行定量分析，测试结果见表1。另外，需要注意的是，实施例1、实施例2和`对比实施例中板栅所需的铅的量相同。
[0037]在铅酸电池中，电化学产生的电流首先在板栅上汇聚，然后从极耳位置处流出，板栅上电压降的大小直接影响整个电池的输出特性，板栅上的电势损失越大，则整个电池的输出电压就越小，表1数据为针对板栅上的总电流相同的情况，通过模拟的方法得到的不同设计的板栅所产生的电压降，即当极耳上总输出电流为94.0A时，板栅上的最大电压和最小电压之差值。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种用于蓄电池的板栅，包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其特征在于，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
2.如权利要求1所述的板栅，其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
3.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
4.如权利要求2所述的板栅，其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
5.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比大于或等于下边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。
6.如权利要求2所述的板栅，其中，所述左边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比大于或等于右边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。
7.如权利要求2所述的板栅，其中，所述上边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍，所述左边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.05-1.5倍。
8.如权利要求1所述的板栅，其中，所述板栅中横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
9.如权利要求2所`述的板栅，其中，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
10.如权利要求8所述的板栅，其中，与极耳相邻的板栅顶部横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积的1.0-1.5倍，而与下边框相邻的板栅底部横筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.0-1.2倍。
11.如权利要求9所述的板栅，其中，与极耳相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的4-7倍，而与右边框相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍。
12.如权利要求1所述的板栅，其中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于或等于远离极耳的横筋的截面面积。
13.如权利要求12所述的板栅，其中，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。
14.如权利要求1所述的板栅，其中，在同一水平面上，所述板栅中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的竖筋的截面面积大于或等于远离极耳的竖筋的截面面积。
15.如权利要求1所述的板栅，将所述若干个横筋划分为至少两个横筋单元，每个横筋单元由至少两个横筋组成，在同一垂直面上，所述横筋单元中的每个横筋的截面面积相同或不同。
16.如权利要求15所述的板栅，在同一垂直面上，所述横筋单元中所有横筋的截面面积之和从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
17.如权利要求16所述的板栅，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和是位于所述板栅底部与下边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
18.如权利要求1-17任一项所述的板栅，其中，所述上边框、下边框、左边框、右边框、竖筋和/或横筋的截面成圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或六边形。
19.一种铅酸蓄 电池，包括如权利要求1-18任一项所述的板栅。
【文档编号】H01M4/73GK103682371SQ201210337762
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】何广利, 王宪宏 申请人:北京低碳清洁能源研究所
【专利摘要】本发明公开了一种优化了的用于铅酸电池的板栅结构，它包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。另外，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。在不增加成本的前提下,本发明的板栅能够使铅酸电池获得更好的高功率特性即更低的电池内阻和更长的循环使用寿命。
【专利说明】—种用于蓄电池的板栅
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池的板栅，特别是，涉及一种用于铅酸蓄电池的板栅。
【背景技术】
[0002]板栅是铅酸蓄电池的集电器，也用于支撑电极中的活性物质，其决定了电池的大部分欧姆内阻，而内阻决定了铅酸电池的功率特性以及产生的热量，因此，具有良好结构的板栅有利于减少内阻，提高功率特性，并降低电池作业时产生的热量，从而提高电池的循环使用寿命。
[0003]目前，很多研究集中在改进铅酸蓄电池板栅结构方面，有几种方法可以优化板栅。一是优化栅格面积(即横筋和竖筋包围形成的面积)，即增大离极耳较远部分内的栅格面积，减少靠近极耳部分的栅格面积。该方法实际上优化的电极活性物质的面积，而电池的欧姆内阻基本由板栅的内阻决定，所以起到的效果很有限。二是改变栅格的形状，例如将长方形栅格改为圆形或其他形状。该方法可以得到新的结构，但是无法得到更优化的设计。三是优化筋条的宽度或截面面积，对电池板栅进行改进和优化，从而得到具有良好性能的电池板栅。
[0004]CN200680017715.1,CN200710107585.7，CN200810124602.2，CN200910024808.2 中
对栅格面积或栅格的形状进行了优化，其中主要是对板栅中横筋和竖筋的排布形状做了改进，比如排布成纵横交错的斜边梯形、蜂窝状等等，但由于铅酸电池内部的电流和电压分布特性，除了上述这种结构性的因素对其性能会有影响外，事实上，其尺寸的配比优化对蓄电池的板栅性能也具有相当大的影响。
[0005]CN201072783Y中公开了一种蓄电池板栅结构，本发明中通过将靠极耳越近地方的板栅框筋和竖筋设计成较粗的筋条结构，板栅框筋的最大宽度C为最小宽度D的1.2?1.5倍，竖筋的最大宽度A为最小宽度B的1.5?2倍。因此使得电池在使用过程中板栅传导电流均匀，提高电池性能和循环使用寿命。事实上，影响板栅性能的因素众多，本发明中的改进只是在现有的板栅局部结构上做了较少部分的改进，并未能从根本上优化板栅结构。
[0006]上述文献在此全文引入以作参考。
[0007]因此，本发明致力于对现有技术中的上述缺陷进行一处或多处改进，从实际应用最广的格子状的板栅入手，利用计算流体力学(CFD)的方法来优化其结构内部的尺寸，全面研究了板栅的内阻及压降与横筋、竖筋、框筋的尺寸、尺寸的变化规律以及横筋和竖筋的排布等的关系，从而节省试验周期和成本。在保障寿命和成本的情况下，优化了性能及功率特性，并且降低发热，从而得到最优的电池板栅结构和尺寸配比。另外，本发明的技术方案可以保持成本不变的情况下，相同的电池具有更好的功率特性，更低的发热从而更长的寿命。
【发明内容】
[0008]本发明的最终目的在于，在不增加成本的前提下，通过优化蓄电池中板栅的结构来获得具有改进的高容量、低电池内阻即高功率特性和较长循环使用寿命的蓄电池。
[0009]本发明人为了优化板栅结构，首先基于计算流体力学(CFD)模型和模拟方法来计算板栅内的电势损失和电流分布；然后比较使用等量的铅和活性物质的不同板栅设计，通过筛选找出优化的板栅；选择最大电势损失和输出电流作为评估设计的参数；然后将电势损失低且输出电流高的板栅作为候选；最后，比较各个不同板栅的最小截面面积以获得最佳参数，从而在最大程度上延长蓄电池的使用寿命。
[0010]上述目的可通过具有如下特征的板栅结构来实现:本发明中设计了 一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳I相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳I相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，其中，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
[0011 ] 在上述的板栅中，进一步，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可逐渐减小。
[0012]在本发明中，优选地，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。同样优选地，所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向可呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
[0013]另外，在本发明中，所述上边框2的最大端部截面面积B与最小端部截面面积A之比可大于或等于下边框6的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比；和/或所述左边框5的最大端部截面面积D与最小端部截面面积C之比大于或等于右边框7的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。在本发明的实施方案中，所述上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的1.5-3倍，所述左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.05-1.5倍。
[0014]在上述的板栅结构中包括了若干个横筋，而所述横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从上至下可相同或逐渐减小。而所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向也可相同或逐渐减小。其中，优选地，与极耳I相邻的板栅顶部横筋的最大端部截面面积N与最小端部截面面积F的1.0-1.5倍，而与下边框6相邻的板栅底部横筋的最大端部截面面积T是其最小端部截面面积E的1.0-1.2倍。另外，优选地，与极耳I相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积H是其最小端部截面面积G的4-7倍，而与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的1.5-3倍。
[0015]在本发明的板栅结构中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于或等于远离极耳的横筋的截面面积。优选地，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。另一方面，在同一水平面上，所述板栅中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的竖筋的截面面积大于或等于远离极耳的竖筋的截面面积。
[0016]在本发明中，也可将所述若干个横筋划分为至少两个横筋单元，每个横筋单元由至少两个横筋组成，在同一垂直面上，所述横筋单元中的每个横筋的截面面积可相同或不同；优选地，每个横筋单元由至少三个横筋组成。在上述筋单元中，优选地，在同一垂直面上，所有横筋的截面面积之和从上至下可相同或逐渐减小。更优选地，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和是位于所述板栅底部与下边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
[0017]在前述的本发明板栅结构中，所述上边框2、下边框6、左边框5、右边框7、竖筋3和/或横筋4的截面可以是任何形状，例如圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或六边形，可由横筋和竖筋所围成的活性物质空间形状决定。
[0018]本发明另一方面还提供了 一种铅酸蓄电池，它包括上述结构的板栅。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明蓄电池的板栅示意图。
[0020]图2为对比实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
[0021]图3为本发明一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
[0022]图4为本发明另一个实施例中蓄电池的板栅的电势损失分布示意图。
【具体实施方式】
[0023]通过以下参考附图的描述进一步详细解释本发明，但以下描述仅用于使本发明所属【技术领域】的普通技术人员能够更加清楚地理解本发明的原理和精髓，并不意味着对本发明进行任何形式的限制。
[0024]如图1所示，本发明中设计了一种用于蓄电池的板栅，包括极耳1、与极耳I相接的上边框2、与上边框2相对的下边框6、与极耳I相邻的左边框5、与左边框5相对的右边框7以及横竖交叉设置的若干个竖筋3和若干个横筋4，图1中的A，B, C，D，E，F，G，H，J，K，Τ, M，N, P为板栅不同部位的截面面积，其中，所述上边框2、下边框6和/或至少一个横筋4的截面面积从左至右呈线性逐渐减小，并且所述左边框5、右边框7和/或至少一个竖筋3的截面面积从上至下呈线性逐渐减小。
[0025]在此板栅结构中，上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的
1.5-3倍，左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.05-1.5倍。
[0026]另外，在本实施方式的板栅结构中，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从左至右逐渐减小。其中，与极耳I相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积H是其最小端部截面面积G的4-7倍，而与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的1.5-3倍。
[0027]在本发明的另一个实施方式中，将所述若干个横筋划分为四个横筋单元(1、I1、III以及IV)，每个横筋单元由三个横筋组成，其中，E，K，M组成横筋单元(I)，E，K，M的截面面积可以相同或不同，K也可以小于、等于或大于E ;在一个单元的内部，即E，K，M具有不同的截面面积，这样有助于更好的支撑活性物质，延长使用寿命。在同一垂直面上，所述横筋单元中的所有横筋的截面面积之和从上至下呈线性逐渐减小。优选地，所述板栅顶部横筋单元(IV)中所有横筋的截面面积之和是所述板栅底部横筋单元(I)中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
[0028]实施例1[0029]在本实施例中，对美国EASTPENN公司的UNIGY — II蓄电池中的板栅结构进行了优化，其中，上边框2的最大端部截面面积B是其最小端部截面面积A的2倍，左边框5的最大端部截面面积D是其最小端部截面面积C的1.18倍。下边框6以及右边框7的截面面积未作调整。
[0030]另外，与极耳I相邻的竖筋的最大截面面积H是最小截面面积G的5.875倍，并呈线性增加；与右边框7相邻的竖筋的最大端部截面面积J是其最小端部截面面积P的2.125倍，并呈线性增加；位于板栅的底部的横筋具有最小截面面积，位于板栅的顶部的横筋具有最大截面面积且为所述最小截面面积的1.2倍。
[0031]实施例2
[0032]在本实施例中，对实施例1中的板栅进一步进行了调整，将所述若干个横筋划分为四个横筋单元(1、I1、III以及IV)，每个横筋单元由三个横筋组成，其中，E，K，M组成横筋单元(I)，并且E，K，M的截面面积相同。在同一垂直面上，所述横筋单元中的所有横筋的截面面积之和从上至下呈线性逐渐减小，板栅顶部横筋单元(IV)中所有横筋的截面面积之和是所述板栅底部横筋单元(I)中所有横筋的截面面积之和的1.5倍。
[0033]对比实施例
[0034]在本对比实施例中使用的板栅是购自美国EASTPENN公司的UNIGY — II蓄电池中的板栅，该板栅的横筋4截面面积相同，竖筋3部分的最大截面积为最小面积的1.5倍。
[0035]测试例
[0036]蓄电池在工作时，很难测量板栅上的电势损失，因而本发明选用了计算流体力学模拟的方法对板栅上的电势损失和输出电流进行定量分析，测试结果见表1。另外，需要注意的是，实施例1、实施例2和`对比实施例中板栅所需的铅的量相同。
[0037]在铅酸电池中，电化学产生的电流首先在板栅上汇聚，然后从极耳位置处流出，板栅上电压降的大小直接影响整个电池的输出特性，板栅上的电势损失越大，则整个电池的输出电压就越小，表1数据为针对板栅上的总电流相同的情况，通过模拟的方法得到的不同设计的板栅所产生的电压降，即当极耳上总输出电流为94.0A时，板栅上的最大电压和最小电压之差值。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种用于蓄电池的板栅，包括极耳、与极耳相接的上边框、与上边框相对的下边框、与极耳相邻的左边框、与左边框相对的右边框以及横竖交叉设置的若干个竖筋和若干个横筋，其特征在于，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
2.如权利要求1所述的板栅，其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向逐渐减小。
3.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框、下边框和/或至少一个横筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
4.如权利要求2所述的板栅，其中，所述左边框、右边框和/或至少一个竖筋的截面面积从接近极耳到远离极耳的方向呈线性或呈阶梯性逐渐减小。
5.如权利要求1所述的板栅，其中，所述上边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比大于或等于下边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。
6.如权利要求2所述的板栅，其中，所述左边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比大于或等于右边框的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比。
7.如权利要求2所述的板栅，其中，所述上边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍，所述左边框的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.05-1.5倍。
8.如权利要求1所述的板栅，其中，所述板栅中横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
9.如权利要求2所`述的板栅，其中，所述板栅中竖筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积之比从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
10.如权利要求8所述的板栅，其中，与极耳相邻的板栅顶部横筋的最大端部截面面积与最小端部截面面积的1.0-1.5倍，而与下边框相邻的板栅底部横筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.0-1.2倍。
11.如权利要求9所述的板栅，其中，与极耳相接或相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的4-7倍，而与右边框相邻的竖筋的最大端部截面面积是其最小端部截面面积的1.5-3倍。
12.如权利要求1所述的板栅，其中，在同一垂直面上，所述横筋中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的横筋的截面面积大于或等于远离极耳的横筋的截面面积。
13.如权利要求12所述的板栅，其中，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋的截面面积是位于所述板栅的底部与下边框相邻的横筋的截面面积的1.1-1.5倍。
14.如权利要求1所述的板栅，其中，在同一水平面上，所述板栅中从接近极耳到远离极耳的方向接近极耳的竖筋的截面面积大于或等于远离极耳的竖筋的截面面积。
15.如权利要求1所述的板栅，将所述若干个横筋划分为至少两个横筋单元，每个横筋单元由至少两个横筋组成，在同一垂直面上，所述横筋单元中的每个横筋的截面面积相同或不同。
16.如权利要求15所述的板栅，在同一垂直面上，所述横筋单元中所有横筋的截面面积之和从接近极耳到远离极耳的方向相同或逐渐减小。
17.如权利要求16所述的板栅，在同一垂直面上，位于所述板栅顶部与上边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和是位于所述板栅底部与下边框相邻的横筋单元中所有横筋的截面面积之和的1.0-1.5倍。
18.如权利要求1-17任一项所述的板栅，其中，所述上边框、下边框、左边框、右边框、竖筋和/或横筋的截面成圆形、椭圆形、矩形、正方形、三角形或六边形。
19.一种铅酸蓄 电池，包括如权利要求1-18任一项所述的板栅。
【文档编号】H01M4/73GK103682371SQ201210337762
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】何广利, 王宪宏 申请人:北京低碳清洁能源研究所
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