影响摩托车用蓄电池高倍率放电性能因素的探讨

影响摩托车用蓄电池高倍率放电性能因素的探讨　韩二莎　，郭志刚２朱彦丽’，任建华　（１．风帆股份有限公司微型分公司，河北保定０７１０５１；２风帆股份有限公司，河北保定０７１０５１）　摘要：随着摩托车厂家对摩托车用蓄电池高倍率放电性能提出了更高的要求，国家、行业标准由　５Ｃ　。放电调整为８Ｃ　放电，致使有些厂家的高倍率放电性能达不到标准要求。本文从板栅设计、极　板表观面积、采用不同隔板几个方面对摩托车电池高倍率放电性能的影响进行了探讨。　关键词：铅酸蓄电池；板栅；表观面积；隔板；高倍率放电　中图分类号：ＴＭ９１２．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－０８４７（２０１１）０２—８０—０３　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｒａｔｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ＨＡＮ　Ｅｒ—ｓｈａ　，ＧＵＯ　Ｚｈｉ－ｇａｎｇ２，ＺＨＵ　Ｙａｎ－ｌｉ　，ＲＥＮ　Ｊｉａｎ－ｈｕａ　《１．Ｂｒａｎｃｈ　ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ｂａｔｔｅｒｙ，Ｆｅｎｔｆａｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｄｉｎｄ　Ｈｅｂｅｉ，０７１０５１；２．Ｆｅｎｔｆａｎ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．，Ｂａｏｄｉｎｄ　Ｈｅｂｅｉ，０７１０５１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｔｒａｄｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｉＳ　ｃｈａｎｇｅｄ　ｆｒｏｍ　５Ｃ１０　ｔｏ　８Ｃ１０　ｔｏ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉ【ｇｈ—ｒａｔｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ　ｃｏｍｐａｎｉｅｓ．　ｓｏｍｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ　ｆａｉｌ　ｔｏ　ｒｅａｃｈ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅｄ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｇｒｉｄ　ｄｅｓｉｇｎ，　ａｐｐａｒｅｎｔ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｐｌａｔｅ　ａｎｄ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ　ｔｙｐｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｈｉ　ｇｈ　ｒａｔｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｄｒａｗｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｅａｄ　ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ；ｐｌａｔｅ；ａｐｐａｒｅｎｔ　ａｒｅａ；ｓｅｐａｒａｔｏｒ；ｈｉｇｈ　ｒａｔｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　１　前言　本文主要从板栅设计、极板的几何尺寸、表观面积　和采用不同隔板等几个方面对电池高倍率放电性能　随着摩托车厂家对摩托车用蓄电池的高倍率放　电性能提出了更高的要求，甚至有部分出口摩托车　产生的影响进行了探讨。　的厂家要求与之匹配的电池进行１０Ｃ。。放电。顺应　摩托车行业的发展，机械部标准ＪＢ／Ｔ４２８２摩托车　用铅酸蓄电池标准在２００７年换版时，对电池的高　２影响摩托车电池高倍率放电性能因素的探讨　２．１板栅设计　倍率放电性能做了调整，将１９９２版电池５倍率　（５Ｃ　。）放电调整为８倍率（８Ｃ　ｎ）放电，２００９年发　行的ＧＢ／Ｔ　２３６３８—２００９摩托车用蓄电池国家标准延　铅酸蓄电池的使用环境和方法不同，对电池的　要求也不同，板栅设计的特点也就不同。起动用摩　托车蓄电池的使用状态为瞬时大电流放电，瞬时最　高电流可达２００～３００　Ａ，放电时间较短，要求起　动性能好且低温大电流放电性能也好。在设计板栅　时应充分考虑到提高活性物质的利用率以满足电池　用了ＪＢ／Ｔ　４２８２—２００７标准中对高倍率放电的要求。　收稿日期：２０１０－１０－０２　的大电流放电。板栅的设计主要从如下几个方面来　囤　麟　考虑：　池的初期容量影响不大，但对蓄电池的大电流放电　性能、充电接受能力影响较大，因此中间间距值不　能增加太多…。　（４）采用电阻率低的铅钙合金或低锑合金。　２．２极板表观面积　（１）板栅较薄，一般不超过１．８　ｍｍ；薄板的　活物质利用率较厚板利用率高，尤其在高放电率　下，活物质在极板表面最高，随厚度增加而减小。　（２）采用中间板耳，板耳与板栅同厚；　（３）板栅内部筋条密集，尤其是横筋间距不宜　过宽，一般不大于５．２　ｍｍ；通过大量的实验和经　２．２．１实验以１２　Ｖ　７　Ａｈ电池为例　取几何尺寸不同的极板分成两组ｆＡ组、Ｂ组），　验的积累认为筋条的间距在４．５～５．２　ｍｍ（中问间　距）之问最为合适。实验证明，间距增大时，对电　组装电池，使两组电池的活性物质的量一致，单格　片数及组装方式相同，见表１。　表１　１２Ｖ　７Ａｈ试验电池基本情况　注：Ｉ＃、２＃、３＃、４样电池干重、单格注液量、电解液密度均相同，按ＧＢ／Ｔ　２３６３８—２００９标准要求８倍率　（即５６　Ａ）作高倍率放电性能试验。　２．２．２结果与讨论　电池的检测结果见表２。从检测结果来看，在　活性物质的量一致的情况下，采用表观面积大的薄　ａ　ｅ　【　增加极板的表观面积，既可达到提高电池高倍率放　电性能的目的，又与控制耗铅量、减少成本等高性　价比要求协调一致。在活性物质的量一定时，极板　厚度减薄，与电解液直接接触的几何面积增加，活　ｗ　ｗ　ｗ　型极板的３≠｝、４＃电池的高倍率性能明显优于采用　表观面积偏小的厚型极板的１＃、２＃电池的高倍率　性能。增加极板的几何面积，意味着在放电电流　强度不变时降低了放电的电流密度，相当于极板在　低倍率放电，电解液可充分扩散，电流的分布趋向　均匀，活性物质也趋向均匀，活性物质作用深度增　性物质利用率提高，电池的放电性能将提高。在高　放电率时，在极板表面上的活性物质利用率最高，　随着向极板内部延伸而逐渐减少，放电倍率越高，　差别越明显闭。　２．３选用不同材质隔板　由于隔板的材质、成形工艺不同，微观结构有　加，利用率增加。设计电池时，在电池槽单格尺寸　一定的情况下，可采用多片薄型极板的设计，适当　很大差异，所以构成了隔板宏观性能的差别，隔板　表２　１２Ｖ　７Ａｈ试验电池８Ｃ１。放电结果　注：１＃、２＃电池极板几何尺寸较小的厚型板组装电池；３＃、４＃电池极板几何尺寸较大的薄刑板组装电池。　ｌ２ｏ　麟回　——　Ｉ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ＬＡＢＡＴ　Ｍａｎ　１　本身的孑Ｌ率及电阻大小对电池高倍率放电性能的影　响不同。　电池正板和负板，分别采用材质不同的隔板，相同　的单格片数组装电池８只，作高倍率放电性能对　比，见表３。几种隔板的主要性能指标见表４。　２．３．２结果和探讨　２．３．１采用不同材质隔板的电池的高倍率放电性能　对比　选用比较常用的①玻璃纤维复合隔板②微孑Ｌ聚　乙烯（ＰＥ）隔板③烧结聚氯乙烯（ＰＶＣ）隔板＠ＤＥ隔板　４种不同材质隔板组装一组电池作对比试验。　以１２Ｎ７Ｅ电池为例，称取涂膏量相同的同路　由上表可以看出：由于玻璃纤维复合隔板内部　的结构很不规则，不可避免地存在应力和缺陷　。　复合隔板在生产过程中加胶将纤维粘接在一起，使　复合隔板有较大的电阻，不利于电池的高倍率放电　表３采用几种不同隔板组装电池８Ｃｌ。放电性能对比　备注：以上电池每单格注液量７６　ｍＬ／单格，静止２０　ｒｒｌｉｎ做干荷电性能试验，完全充电后做一１０℃高倍率放电性能试验，　以８Ｇ　（即／－５６　Ａ）放电至６　Ｖ，记录５　ｓ电压和放电时间。　表４常用的几种隔板的主要性能指标［。－６］　注：指标要求依ＪＢ／Ｔ７６３０—２００８；ＤＥ隔板按企业标准Ｑ／ＢＤ２６０中规定．测试值为试验电池采用的隔板的实际测试值。　性能；使用复合隔板的电池干荷电性能和低温高倍　率放电性能最差，同时复合玻璃纤维隔板最大孑Ｌ径　最大，易产生渗透短路，一旦出现渗透短路就会降　低电池的高倍率放电性能，缩短电池的使用寿命。　烧结聚氯乙烯隔板是由不规则形状的ＰＶＣ颗粒相　互结合形成的，由于聚氯乙烯的颗粒度较大也就决　定了烧结聚氯乙烯隔板结构上的特点是孔径较大、　是一种新型蓄电池用隔板，在玻璃纤维中加入了硅　藻土，这种隔板孔率较高，电阻低，有利于电池的　高倍率放电性能，在高倍率冷起动性能上占有明显　优势。但由于硅藻土成分复杂，产地不同各种杂质　含量也不同，隔板厂家在选用材料时要对其进行全　面的分析　３结论　孔率较低、电阻偏大ｌ　７Ｉ，影响到电池的高倍率放电　性能。而微孔聚乙烯（ＰＥ）隔板虽然材料的比电阻　高，但由于材料的进步，提高了材料的抗刺穿能　力，基底可以制得很薄，弥补了孔率低和的渗水性　差的缺点，所以ＰＥ隔板的片电阻最低，使电池的　（１）采用中间板耳的筋条尤其是横筋密集的薄　型板栅设计有利于电池的大电流放电。　（２）在活性物质的量一定的情况下，可适当增　（下转至第９２页）　干荷电性能和低温高倍率放电性能优良。ＤＥ隔板　圉　能第一时间巡视到蓄电池组，鉴于直流系统在变电　考虑其相互通信的问题，相关厂家最好能确定一个　统一的标准，使其互联互通。　站的重要地位，实现蓄电池在线监测功能并将其实　时传输到集控站，出现问题给出报警，是解决当前　难题的最好方法。图Ｉ为蓄电池在线监测的实施　示意图。　第一拥薷市浊　（３）电池信息的远传。在蓄电池信息正确地传　送到后台监控系统后，就可以利用现有的远动通　道，在不增加设备的情况下将实时信息以遥测、遥　信的形式传送到集控站，以便运行人员进行实时监　控。　５结语　本文就变电站直流系统用蓄电池进行前期选型　设计，并对投入使用后的运行维护以及蓄电池的在　图１蓄电池在线监测示意图　线检测提出了自己的看法。只有真正重视铅酸蓄电　由图１可知，要实现蓄电池在线监测并将其实　时远传给远方集控站需要解决３个问题：　（１）蓄电池在线巡检数据的可靠性。由于电池　的容量与电池内阻存在很好的关联性，一般而言，　电池的容量越大，内阻就越小，因此可以通过测量　池在直流系统中的作用，加强日常运行维护，利用　科技手段实现实时监控，才能更好的防隐患于未　然，才能更好的保障直流系统的安全，保障电网的　安全　蓄电池的内阻，对电池的容量进行在线评估［３ｊ，现　有的电池内阻测量法完全能够满足误差精度方面的　要求。　参考文献：　［１】白忠敏，刘百震，於崇干．电力工程直流系统设计　手册【Ｍ＿】．北京：中国电力出版社，第二版，２００９．　［２］徐海明，王全胜．变电站直流电源设备使用与维　护［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００７．　（２）智能电源监控系统与综合自动化系统的通　讯。现有电源厂家很多，自动化系统厂家也很多，　基本上每个变电站所采用的产品都不相同，采用的　通讯方式、通讯规则也差别很大，因此在设计时应　［３】刘险峰．蓄电池容量在线检测的研究［Ｊ】．蓄电池，　２００９，（３）：１４０—１４４．　（上接第８２页）　加几何尺寸或采用多片薄极板装配以增加极板表观　第１版，１９９８，７．　而积，有利于提高电池的高倍率放电性能。　（３）隔板的选用是影响电池的高倍率放电性　［３］ＪＢ／Ｔ　７６３０．１—２００８铅酸蓄电池超细玻璃纤维隔板　［ｓ】．中华人民共和国国家发展和改革委员会发　布．　能的重要因素，采用电阻低的ＤＥ隔板和片电阻低　的ＰＥ隔板，有利于提高电池的高倍率放电性能，　尤其是高倍率冷起动性能。　参考文献：　［４］ＪＢ／Ｔ　７６３０．５—２００８铅酸蓄电池微孔聚乙烯隔板　［ｓ】＿中华人民共和国国家发展和改革委员会发布．　［５］ＪＢ／Ｔ　７６３０．５—２００８铅酸蓄电池烧结聚氯乙烯隔板　［ｓ］．中华人民共和国国家发展和改革委员会发布．　［６】Ｑ／ＢＤ　２６０—２００７铅酸蓄电池ＤＥ隔板［Ｓ］．风帆股　［１］柴树松．铅酸蓄电池板栅设计的探讨［Ｊ］．蓄电池，　２００８，（３）：１０３—１０６．　份有限公司发布．　［２］朱松然．蓄电池手册［Ｍ］．天津：天津大学出版社，　［７］陈志雪，等．铅酸蓄电池隔板微观结构和宏观性　能之间关系的研究［Ｊ】．蓄电池，２００４，（３）：１２８—１３２．　圈　麟