阀控式密封铅酸蓄电池结构

　　阀控式密封铅酸蓄电池结构

　　阔控式密封铅酸蓄电池（ValveRegulatedLeadAcid,VRLA）有玻璃纤维隔板吸附式与胶体电解液式两种形式。

　　这里主要介绍应用较广泛的玻璃纤维隔板吸附式VRLA的组成结构，如图所示。

　　阀控式密封铅酸蓄电池主要由以下几部分构成。

　　（1）极板由板栅与活性物质构成，分正极板与负极板两种。

　　（2）隔板与电解液隔板由超细玻璃纤维经抄制而成；电解液为一定比重的稀硫酸溶液。

　　（3）外壳包括电池槽、盖板等塑料件。

　　（4）汇流排与端极柱电池内部极板与电池外部之间的导流体。

　　（5〉安全阀一般由阀体、橡胶件与防爆片组成。

　　2.极板

　　阀控式密封铅酸蓄电池的极板通常为涂音式，分板栅与活性物质两部分。板栅的作用是支撑活性物质和导电，活性物质的作用是通过电化学反应储存电能或输出电能。

　　（1）板栅

　　板栅合金。纯铅板栅因为机械性能不好，很难加工。经一段时间的研究，有人发明了铅锑合金板栅。梯通过与铅形成低共熔物分散于铅固熔体树枝晶间而使板栅强度得到增加。这种板栅合金因其良好的机械性能、加工性能等直到现在还得到较广泛的应用。但它有一个弱点，就是负极析氢电位低，在正常充电情况下析出气体较多，自放电也较大，无法实现密封。

　　铅钙合金的出现使铅酸蓄电池的密封成为可能。铅钓合金为沉淀硬化型合金，在铅基质中形成Pb3Ca金属间化合物的细颗粒沉淀，使得合金具有一定的机械强度，其电导优于铅锑合金，最重要的是用它作负板栅，析氢量小，水损失少。

　　由于单纯的铅钙合金不能满足板栅的制造工艺性及理化性能要求，人们经过不断探索，相继引入了Al与Sn.A1的加入不仅解决了钙的烧损问题，而且作为成核剂，大大降低了原始晶粒尺寸，并且増加了铅钟合金中Ca的沉淀。Sn的加入不仅提S了合金铸造时的流动性，而且提高了电池深放电后的再充电能力，有效地解决了“无镑效应”（一种因为取消原铅锑合金中的锑而出现的早期容量损失现象）。

　　Pb-Ca-Sn-Al合金因解决了铅锑合金析氢电位低、自放电大的缺点，从而成为阀控式密封铅酸蓄电池板栅的主要材料。Pb般采用铅含量在99.994%以上的电解铅，因为Fe、Ni等杂质会降低析氢电位，增加电池的自放电。

　　板栅的结构。板栅作为蓄电池的关键部件，对蓄电池的放电性能起着很重要的作用。在活性物质利用率不能取得大性能突破的情况下，良好的板栅设计对蓄电池性能的提高常常起到重要作用。

　　蓄电池因用途不同，板栅设计也有多种形式。板栅越厚，相对耐腐蚀性能越好，怛活性物质利用率低；板栅越薄，相对耐腐蚀性能越差，但活性物质利用率较高。汽车启动用电池要求大电流放电性能优越，寿命要求一般，因而板栅最薄，有的做到0.8,而固定型电池要求寿命较长，正板栅厚度一般不低于4rmri。，随合金的不断发展，具有优良的耐腐性能的新型合金制作的板栅厚度可以薄些。

　　（2）活性物质

　　活动物质在其形成过程中主要经历铅粉制造、合音、涂板、固化、化成几个过程。

　　铅粉由Pb弓PbO组成，一般PbO占70%?80%,在铅粉制造过程中，空气起着重要的作用，它是铅氧化反应的反应物之一。铅膏是由铅粉、水、硫酸和添加剂混合搅拌并发生物理、化学变化而制成的可塑性膏状混合物。铅斉含有氧化铅、碱式硫酸铅、金属铅、氮氧化铅、水和添加剂，将其涂填在板栅h或挤灌于管子中分别制造铅酸莆电池涂育式极板或管式极板。涂膏式极板经过涂膏、表面干燥。然后在规定工艺条件下失水，可塑性铅膏定型，凝结成微孔均匀的固体，这一过程称为固化，固化之后还要继续进行T燥。固化后的极板分正板与负板两种，其区别是正板较厗，负板较薄，负板铅音中含有一些膨胀剂，而正板中没有。正板与负板中活性物质的构成此时是基本相同的，只有经过化成，正负板才产生明显的差别。化成后正板铅膏绝大部分转化为Pb02,呈褐色负极铅斉绝大部分转化为海绵状Pb,呈铅灰色。化成分极板化成与电池化成两大类。极板化成的特征是固化干燥后的生极板经过化成工序实现活性物质的转化之后，再进行蓄电池的装配。电池化成的特征是固化干燥后的生极板先组装成电池，然后灌酸充电，实现活性物质的转化。

　　极板化成最旱采用焊接化成的方式，其主要经过是装槽、焊接、充电、拆焊、出槽、水洗、T燥等工序。因为焊接工序采用点焊的形式，用焊条将板耳与铅条逐个点焊起来，产生的铅烟污染较大，且逐片焊接工作？十分繁重。经过多年实践，现大部分采用极板化成的厂家己改为不焊接化成。

　　3.隔板与电解液

　　（1）隔板

　　阀控式密封铅酸蓄电池隔板主要是超细玻璃纤维隔板，其作用是将止负极板隔幵，防止正负极短路；吸附并保持电解液；为氧循环复合反应提供气体通道保持对极板施加一定的压力。

　　由超细玻璃纤维隔板的作用可以看出，其性能好坏对蓄电池的性能影响比较大。一般对其性能有如下要求

　　①电阻小，厚度均匀，误差小

　　②孔率高，但最大孔径要小

　　③吸收电解液的速度快，保持电解液的能力强

　　④抗拉强度适中，能够满足装配要求

　　⑤耐氧化能力强。

　　超细玻璃纤维隔板（AbsorptiveGlassMat,AGM）的原料为玻璃球高温熔化后喷吹而成的超细玻璃纤维。隔板中的微孔一般分两种一种是与隔板平面平行方向的微孔，另一种是与隔板平面垂直方向的较大的孔。当电池内电解液具有一定贫液度时，微孔中充满电解液，而较大的孔则可以让气体通过。

　　AGM隔板原料应采用不同直径的玻璃纤维棉搭配使用。较细的玻璃纤维棉形成较小的孔，吸酸能力较强，而较粗的玻璃纤维棉形成较大的孔，有利于为氧气提供气体通道，以便氧气在负极板被吸收再生成水。

　　（2）电解液

　　阀控式密封铅酸蓄电池的电解液是一定比重的稀硫酸，一般比重为1.26?1.32（25°C），它被吸附在隔板中与极板的微孔中。电解液参加电池的化学反应，是活性物质之电解液配制应采用质量较高的硫酸与水，电解液中的添加剂一般有磷酸或磷酸盐类、硫酸盐类、有机物类、络合剂类等几大类。

　　4.外壳及其密封结构

　　（1）电池壳的材质

　　阀控式密封铅酸蓄电池的外壳材质一般为ABS或PP.ABS是一种改性聚苯乙烯，PP为聚丙烯。阀控式密封铅酸蓄电池的外壳材质的主要性能指标如下

　　①氧气透过系数指在单位时间内，单位压差下，透过单位面积、单位厚度试样的氧气透过量；

　　②水蒸气透过量指试样两面水蒸气压差和试样厚度一定，温度一定，相对湿度一定的条件下，一平方米面积，24h内所透过的水蒸气量；

　　③冲击强度指材料对高速冲击断裂的抵抗能力，或者说在髙速形变下，在极短的负载时间下表现出的破坏强度。对某些冲击强度高的塑料，常在试样中间开有规定尺寸的缺口，以降低试样在断裂时所需要的功，这称为缺口冲击强度；

　　④击穿电压强度指以连续升压的方式对塑料试样施以电压，试样被击穿时的电压值与试样厚度之比；

　　⑤介电常数表示电容器的极板间不是真空而有某种介质时电容增加的倍数。

　　（2）电池壳的密封

　　阀控式密封铅酸蓄电池外壳由槽、盖板等塑料件构成，盖上有极柱输出孔。电池密封除安全阀密封外，还有槽盖密封及极柱密封。聚内烯只能用热封形式，而ABS可用胶封，也可用热封形式。热封指将槽盖对接部位熔化，压合而成为一体的一种粘接形式，这种工艺密封可靠，效率较高。

　　胶封指将槽与盖用环氧胶或聚胺酯等胶粘接起来的一种密封形式？一般较小或较大的电池不易实现热封而采用胶封。粘接胶要求对ABS有一定的腐蚀性，具有优良的耐酸性、强度、韧性等。

　　2.汇流排与端极柱

　　阀控式密封铅酸蓄电池的汇流排与极柱装配工序采用铅合金将正负极板通过汇流排连接起来，并通过极柱引至电池外部。此工序分手工焊接与机械铸焊两种形式。

　　手工焊接指用焊枪（燃气为乙炔或丙烷）将板耳的上端一部分在模具中烧培，并及时将焊条培化填充入模具形成汇流排，使汇流排与极柱通过烧焊连为一体。

　　机械铸焊足指极板群板耳朝下插入模具内的卨温液态铅中，冷却成型而形成汇流抹并直接将极柱铸出的加工形式。

　　3.安全阀

　　阀控式密封铅酸蓄电池的安全阀是阀控式电池的一个重要部件。当单体莆电池内压超过正常工作内压时，它能以可控的方式开启以减少内压，这种机构能使电池内压远远低于会损坏电池槽的压力，而不会使空气进入。

　　阀体形式一种为与电池盖成型，可称为一体式，帽形阀与伞形阀可与此型阀体配合还有一种独立式安全阀，此件为单独注塑成型。安全阀一般由阀体、橡胶阀及防爆滤酸片组成，也有一些小型阀控式电池不带防爆滤酸片。

　　防爆滤酸片的作用有两个一是当电源外部有明火或火星时，不会引爆蓄电池内部二是橡胶阀开启，气体排出时，酸雾水雾在防爆滤酸片上会凝结为液滴，不会排到电池外部。