数据中心用高功率长寿命阀控密封铅酸蓄电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种阀控密封铅酸蓄电池，能满足大型数据中心现在的发展需求，满足高功率放电使用、浮充循环寿命长。本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7～0.8倍，且板栅采用高锡低钙合金，锡含量w%为1.2～2.0%，钙含量0.04～0.05%；正极铅膏配方视密度4.0～4.1g/cm3，负极铅膏配方视密度4.4～4.5g/cm3；正极板γ值为0.70～0.80，隔板添加有机纤维材料，基重在10kPa下为163～176g/m2.mm，隔板孔率93～94%；其电解液酸密度1.30～1.31g/cm3。
【专利说明】数据中心用高功率长寿命阀控密封铅酸蓄电池
【技术领域】
[0001]本发明属于阀控密封铅酸蓄电池，具体涉及一种数据中心领域使用的蓄电池。
【背景技术】
[0002]随着电子政务和电子商务的发展，一些大型的政府数据中心、行业数据中心和企业数据中心已经建立起来，另一方面是更多的数据中心正在建设和筹备之中。因此，对于大型UPS电源的需求也越来越大，对于应用于数据中心的UPS电源的性能也有了新的要求。新的发展趋势是，仍然主要使用阀控密封铅酸蓄电池，但其类型由2V往6V、12V方向发展，比功率要求越来越高，可靠性要求越来越高，备用时间越来越短，互联网公司由30min向15min、1min发展；电信运营商由Ih向30min、15min发展。因此,在国内外市场上,高功率长寿命电池的需求以后会越来越大。
[0003]应用领域的拓展，需要电池本身不断地得到发展。现有的数据中心用铅酸蓄电池状态，一种是狭长型结构，占地面积小，但功率也小，需要多组电池并联，一只电池落后会拖垮整组电池，需要频繁更换；一种是普通型结构，可以高功率放电，使用寿命长，但占地面积大。如果一种电池能够节省空间、比功率高、且高功率放电使用下浮充循环寿命长，使用简单无需维护，将能极大地满足UPS市场现在的发展。
专利CN 202977604 U公开了一种高功率铅酸蓄电池板栅结构，该板栅结构呈树叶状由中央大筋、主筋、网状小筋条组成，达到平均分配电流的目的，从而提高了电池比功率；专利CN 202977637 U公开了一种高功率的铅酸蓄电池，该电池通过增加正板的数量，提高了电池的额定放电功率，但正极板活性物质比较疏松且反应剧烈，反应前后活性物质体积变化较大，当正极板作为边板，两面膨胀程度不均衡，易引起正极板的翘曲和活性物质的脱落，因此电池寿命不能得到保证。专利CN 102290579 A公开了一种纯铅胶体蓄电池，该电池正板栅、负板栅均采用纯铅铅板，部分荷电下的循环使用寿命长，但其硅磷胶胶体电解质取代了流动性的硫酸电解液，PVC隔板取代了 AGM吸附隔板,这种体系的电导率远远小于AGM酸电池，电解质的扩散速度也较慢，因此其大电流放电性能受到了限制，特别适合用于通信、电力、太阳能储能领域浮充使用，而对大型数据中心的应用有所欠缺。
[0004]可见，同时满足以下性能并不容易。首先，使用条件要求提供大容量的电池，同时又要求占用空间必须小，这是一对相互制约的矛盾；其次，电池必须高功率放电性能优良，同时浮充循环寿命要长，这也是一对相互矛盾、相互制约的性能，数据中心用蓄电池不仅要解决这对矛盾体，还要在此基础上保证一组电池使用时不容易出现落后电池。
[0005]由于，以上难解的技术难题，目前市场上鲜见能够满足上述使用特点的用于数据中心领域使用的蓄电池。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了满足大型数据中心现在的发展需求，解决以上技术难题，提供一种高功率放电使用、浮充循环寿命长的阀控密封铅酸蓄电池。
[0007]为此，本发明采用以下技术方案:
阀控密封铅酸蓄电池，其特征在于其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍，且板栅采用高锡低钙合金，锡含量w%为1.2?2.0%，钙含量0.04?0.05% ;正极铅膏配方视密度4.0?4.1 g/cm3，负极铅膏配方视密度4.4?4.5 g/cm3 ;正极板Y值为0.70 ~ 0.80,隔板添加有机纤维材料，基重在1kPa下为163?176 g/m2.mm,隔板孔率93?94% ;其电解液酸密度1.30?1.31g/cm3。
[0008]进一步地，所述阀控密封铅酸蓄电池的板栅合金可采用Pb-Ca-Sn-Al合金。
[0009]进一步地，所述阀控密封铅酸蓄电池的极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架等待固化。
[0010]本发明针对数据中心用蓄电池的特殊要求，从解决高功率放电与浮充循环寿命之间的矛盾入手，来实现电池的高功率放电、浮充循环寿命长的实用性要求。通过板栅合金采用高锡低钙合金，降低电极的极化和腐蚀，提高板栅抗蠕变性能，通过隔板采用高弹性添加有机纤维材料，防止极板的变形、脱膏掉膏，保证电池设计寿命、抑制电池短路；通过合理布局正极铅膏配方视密度，形成良好的正极活性物质微孔结构和导电网络，减缓和降低正极极化电位的增大；并且通过对极板的Y值的设计及电解液与隔板和铅膏配方视密度的配伍，同步提高高功率放电能力与浮充循环寿命。
[0011]通过以上技术方案，在保证电池设计寿命、抑制电池短路的基础上，解决了占地面积小、10-15min高功率放电使用与循环寿命长之间相互制约的难题。以每单格4倍ClO功率放电，初次放电时间高于18min，浮充循环寿命可以达到传统电池的5?6倍。由于这种电池功率大、电压高，因此减少了整组电池的串联数量，从而使得整组不容易出现落后电池，等于又延长了整组蓄电池的循环寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明铅酸蓄电池的板栅结构示意图；
图2是本发明铅酸蓄电池的隔板SEM图；
图3是本发明铅酸蓄电池的P15min放电曲线；
图4是本发明铅酸蓄电池的P15min放电浮充循环曲线。
【具体实施方式】
[0013]以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本发明阐述的【具体实施方式】仅用于清楚地说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明具体的范围做出任何的限制。基于本发明的实质意义作各种改动或修改，这些等价变形形式均落入本专利申请的保护范围。
实施例1:
如图1所示，本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍。
[0014]正板栅Y值1.218，正板栅合金锡含量w%为1.0?1.2%，钙含量0.04?0.05% ；正极铅膏视密度4.2?4.3 g/cm3,负极铅膏配方视密度4.3?4.4 g/cm3 ;极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架，隔板孔率94?95%,隔板添加有机纤维材料,隔板基重145?162 g/mm.m2,电池灌酸酸密度1.31?1.33g/cm3。
[0015]以实施例5做成的阀控密封铅酸蓄电池，以4200W高功率放电，终止电压10.02V,然后以13.62V进行浮充，初始放电时间达到12?13min，浮充循环与传统电池相似；
实施例2:
如图1所示，本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍。
[0016]正板栅Y值1.117，正板栅合金锡含量w%为1.0?1.2%，钙含量0.04?0.05% ；正极铅膏视密度4.1?4.2 g/cm3,负极铅膏配方视密度4.3?4.4 g/cm3 ;极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架，隔板孔率94?95%,隔板添加有机纤维材料,隔板基重145?162 g/mm.m2,电池灌酸酸密度1.31?1.33g/cm3。
[0017]以上述方案做成的阀控密封铅酸蓄电池，以4200W高功率放电，终止电压10.02V,然后以13.62V进行浮充，初始放电时间达到13min左右，循环次数约为传统电池的1.6倍；
实施例3:
如图1所示，本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍。
[0018]正板栅Y值0.904，正板栅合金锡含量w%为1.2?1.5%，钙含量0.04?0.05% ；正极铅膏视密度4.1?4.2 g/cm3,负极铅膏配方视密度4.4?4.5 g/cm3 ;极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架，隔板孔率93?94%,隔板添加有机纤维材料,隔板基重163?176 g/mm.m2,电池灌酸酸密度1.30?1.3lg/cm3。
[0019]以上述方案做成的阀控密封铅酸蓄电池，以4200W高功率放电，终止电压10.02V,然后以13.62V进行浮充，初始放电时间达到15min左右，循环次数约为传统电池的4倍左右。
[0020]实施例4:
如图1所示，本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍。
[0021]正板栅Y值0.7?0.8，正板栅合金锡含量w%为1.2?2.0%，钙含量0.04?
0.05% ;正极铅膏视密度4.0?4.1 g/cm3,负极铅膏配方视密度4.4?4.5 g/cm3 ;极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架，隔板孔率93?94%，隔板添加有机纤维材料，隔板基重163?176 g/mm.m2,电池灌酸酸密度
1.30 ?1.3lg/cm3。
[0022]以上述方案做成的阀控密封铅酸蓄电池，体积比功率190?200W/L，重量比功率70?80W/kg，约为传统电池的2?3倍。以4200W高功率放电，放电电压曲线见图3，从图上可以看到，当终止电压10.02V，放电时间达到ISmin以上。将这种阀控密封铅酸蓄电池以4200W高功率放电，终止电压10.02V，然后以13.62V进行浮充，浮充循环曲线见图4，从图上可以看到，直至浮充循环至额定容量的80%，循环次数达到传统电池的5?6倍。
[0023]实施例5: 如图1所示，本发明的阀控密封铅酸蓄电池，其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍。
[0024]正板栅Y值0.6?0.7，正板栅合金锡含量w%为1.2?2.0%，钙含量0.04?
0.05% ;正极铅膏视密度4.0?4.1 g/cm3,负极铅膏配方视密度4.4?4.5 g/cm3 ;极板经过干燥炉后，由自动分片机接片叠放一摞40?100片，然后被支架固定后送上固化铁架，隔板孔率93?94%，隔板添加有机纤维材料，隔板基重163?176 g/mm.m2,电池灌酸酸密度
1.28 ?1.30g/cm3。
[0025]以上述方案做成的阀控密封铅酸蓄电池，以4200W高功率放电，终止电压10.02V,然后以13.62V进行浮充，初始放电时间达到20min左右，循环次数约是传统电池的3.6倍。
[0026]从解决高功率放电与浮充循环寿命之间的矛盾入手，在大量正交试验的试验数据结果上，得出结论，对极板的设计，Y值越小，15min放电功率越大,但其循环寿命越短；对铅膏的设计，正极铅膏视密度越小，15min放电功率越大，但其循环寿命越短；对隔板的使用，隔板孔率越高，反弹越低，15min放电功率越大,但其循环寿命越短；对电解液的设计，酸密度越大，15min放电功率越大，循环寿命越短。选取具有代表性的几个具体实例，分别见以上实施例1?实施例4。根据以上实施例的试验结果，实施例4以解决高功率放电与浮充循环寿命之间的矛盾为出发点，从而实现了数据中心电池的高功率放电、浮充循环寿命长的实用性要求。实现高性能的同时，也提高了电池的体积比功率，从而解决了占地面积小、10-15min高功率放电使用与循环寿命长之间相互制约的难题。
【权利要求】
1.阀控密封铅酸蓄电池，其特征在于其板栅网格的纵向筋条采用放射状分布，极耳居中，纵向筋条间距为横向筋条间距的0.7?0.8倍，且板栅采用高锡低钙合金，锡含量w%为1.2?2.0%，钙含量0.04?0.05% ;正极铅膏配方视密度4.0?4.1 g/cm3，负极铅膏配方视密度4.4?4.5 g/cm3 ;正极板y值为0.70 ~ 0.80,隔板添加有机纤维材料，基重在lOkPa下为163?176 g/m2.mm,隔板孔率93?94% ;其电解液酸密度1.30?1.31g/cm3。
【文档编号】H01M10/12GK104377366SQ201410640224
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】刘艳娜, 唐明跃, 陈建, 吴贤章 申请人:浙江南都电源动力股份有限公司, 杭州南都动力科技有限公司