专利名称：一种使用寿命长的铅酸电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铅酸电池，尤其涉及一种使用寿命长的铅酸电池。
背景技术：
铅酸电池最早是法国人普兰特于1859年发明的，由于其可充电蓄电，广泛用于如汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动、照明、蓄电池车、叉车、铲车、铁路内燃机车、电力机车、客车、通讯、发电厂、计算机系统、自动控制、风力、太阳能等发电、电能储等领域。在使用过程中，有各种因素影响铅酸电池的使用寿命。其中，影响最大的是在充放电开始时的2-3秒内的巨大的电流脉冲，它导致铅酸电池内部极板短时内通过过大的电流，使极板过热，使铅酸电池的使用寿命缩短。长期以来这个问题无法得到妥善的解决，造 成大量的铅酸电池垃圾污染环境，不利于环保。且铅酸电池造价成本高，若能延长其使用寿命，也就相当于降低了其成本，减少了铅酸电池垃圾的产生。而且，铅酸电池的还有另外一个问题，就是功率密度小，加之受放电电压的限制，铅酸电池不允许过冲或过放，这就导致在电动力设备中使用时，难以满足瞬间大动力需求。作为铅酸电池的一种替代电池，锂电池也存在功率密度小的问题。随着电子器件的发展和进步，超级电容器作为一种新的储电电池开始进入储电领域。它具有体积小，容量大，充电速度快、使用寿命长、温度特性好、无须特别的充电电路和控制放电电路、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器是利用双电层原理的电容器，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其充放电过程始终是物理过程，并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，因此超级电容器性能是稳定的，可以反复充放电数十万次，而且和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响。超级电容器最大的特点是，其功率密度为铅酸电池和锂电池的1(Γ100倍，但其也有个弱点，超级电容器的能量密度不及铅酸电池和锂电池。暂时还无法全面代替铅酸电池和锂电池。若能扬长避短，将铅酸电池与超级电容器结合，则将使铅酸电池焕发新的生命力。
发明内容针对上述铅酸电池和超级电容器各自的不足，本实用新型通过铅酸电池和超级电容器结合，克服其不足而充分发挥其各自的优点，提出了一种延长铅酸电池或锂电池等电池使用寿命的方案，为行文方便，下面仅以铅酸电池为典型说明对象，其所采用的技术方案如下一种使用寿命长的铅酸电池，一种使用寿命长的铅酸电池，其特征是，铅酸电池电极两端并联有超级电容器。运用超级电容器的功率密度高的特点与铅酸电池或锂电池结合使用，在充放电1-3秒的瞬间，就可以吸收或放出巨大能量的脉冲，使铅酸电池充电或放电
变得平缓。作为上述方案的进一步说明，所述超级电容器为η个，顺序串联后再与铅酸电池电极两端并联，η >2。需要注意的是，由于铅酸电池的电压一般比超级电容器高，为了串联保证超级电容器能安全可靠地工作，超级电容器串联后的总额定电压不仅要达到铅酸电池实际总电压值，还要留有安全裕量，一般高出实际总电压值10%以上。优选地，所述超级电容器耐压额定电压为2. 7V、容量为I法拉以上。由于单个超级电容器的最高耐压是2. 7V，为使超级电容器耐压达到I组铅酸电池的电压，通过使用多个超级电容器的串联来实现，超级电容器串联后和铅酸电池并联使用，在充放电瞬间，超级电容器就可以吸收或放出巨大能量的脉冲，使铅酸电池充电或放电变得平缓，起到延长铅酸电池使用寿命的作用。与铅酸电池并联后超级电容器的总容量，通过如下计算公式计算(单位法拉)式a :总容量=(最大充电电流X峰值时间)/ (最高充电电压-下限电压)此时计算出的电容值，是串联后的总容量，根据电容器串联的计算公式，相同容易的电容器在串联后，其总容量为单个电容容量的乘以电容总数的倒数，反向推导后，即为串联回路中每一个单体电容的容量是上述串联回路中电容总数的乘积。当然，计算所得结果是最小值，实际应用中，会留一定的裕量。由上所述技术方案可知，相对于现有的铅酸电池，本实用新型的优点是结构简单，容易实现，通过超级电容器对铅酸电池的充放电开始时的2-3秒时间内的缓冲，吸收或放出巨大冲击能量，可避免巨大的脉冲电流通过铅酸电池内部极板使极板过热，使铅酸电池的使用寿命得以延长，从而还减少铅酸电池垃圾的产生，有利于节能环保。而且，还具有了超级电容器的功率密度的特点，可以使铅酸电池满足瞬间大动力需求的电动力设备。
图I为本实用新型的电路原理图。附图标记说明I、超级电容器 2、铅酸电池3、充电器。
具体实施方式
如图I所示，图中示出了本实用新型的连接充电器时电路原理，由图可知，铅酸电池2正负极分别与超级电容器I的正负极和充电器3的正负极以并联的方式连接。当超级电容器的额定电压低于铅酸电池电压值时，超级电容器I表示串联的后的若干超级电容器的等效电路。同理，铅酸电池I也可以是铅酸电池组成的电池组的等效电路。用负载代替充电器3，即为放电状态的电路，由于电路图比较简单，放电时的电路不再另外进行图示。下面举例说明超级电容器的容量和串联数量的确定实施例I铅酸电池I使用4个12V的铅酸电池串成电池组，串联后的总电压是48V，每一个超级电容器的最大额定电压是2. 7V，由此可知，需要使用超级电容器的串联的数量n=48/2. 7，即n ^ 17. 77 (个)，考虑到耐压裕量，四舍五入后，取η=20。假设通过前述的式a计算出的20个超级电容器串联后的总容量是4法拉，则单只超级电容器的容量=4X20=80 (法拉),取一定的裕量后,选择100法拉的整数。实施例2[0025]铅酸电池I使用2个12V的铅酸电池串成电池组，串联后的总电压是24V，每一个超级电容器的最大额定电压是2. 7V，由此可知，需要使用超级电容器的串联的数量n=24/2. 7,即n ~ 8. 88 (个),考虑到耐压裕量，四舍五入后，取η=10。假设通过前述的式a计算出的10个超级电容器串联后的总容量是4法拉，单只超级电容器的容量=4X 10=40 (法拉),取一定的裕量,选择50法拉的整数。实施例3铅酸电池I使用I个12V的铅 酸电池串成电池组，串联后的总电压是12V，每一个超级电容器的最大额定电压是2. 7V，由此可知，需要使用超级电容器的串联的数量n=12/2. 7,即n ~ 4. 44 (个),考虑到耐压裕量，四舍五入后，取η=5。假设通过前述的式a计算出的5个超级电容器串联后的总容量是4法拉，单只超级电容器的容量=4X5=20 (法拉)，取一定的裕量，选择25法拉的整数。由于铅酸电池的并联只影响到电池容量，而不影响到电压，其计算方法更为简单，为节省篇幅，本说明书不再举例说明。值得声明的是，本实用新型不仅仅可以用于铅酸电池，对其它功率密度比超级电容器小的电池也一样适用，如锂电池等。只要用这些电池代替铅酸电池就落入本实用新型的权利要求的保护范围内。根据上述说明书及具体实施例并不对本实用新型构成任何限制，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，经过以上说明书的教导和启示，对本实用新型的一些修改和变形，也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种使用寿命长的铅酸电池，其特征是铅酸电池电极两端并联有超级电容器。
2.如权利要求I所述的铅酸电池，其特征是所述超级电容器为η个，顺序串联后再与铅酸电池电极两端并联，其中η > 2。
3.如权利要求2所述的铅酸电池，其特征是所述超级电容器耐压额定电压为2.7V、容量为I法拉以上。
4.如权利要求3所述的铅酸电池，其特征是铅酸电池额定电压为48V时，所述超级电容器为20个，所述超级电容器容量为100法拉。
5.如权利要求3所述的铅酸电池，其特征是铅酸电池额定电压为24V时，所述超级电容器为10个，所述超级电容器容量为50法拉。
6.如权利要求3所述的铅酸电池，其特征是铅酸电池额定电压为12V时，所述超级电容器为5个，所述超级电容器容量为25法拉。
专利摘要本实用新型公开了一种使用寿命长的铅酸电池，其特征是，铅酸电池电极两端并联有超级电容器。本实用新型结构简单，容易实现，通过超级电容器对铅酸电池的充放电开始时的2-3秒时间内的缓冲，吸收或放出巨大冲击能量，可避免巨大的脉冲电流通过铅酸电池内部极板使极板过热，从而使铅酸电池的使用寿命得以延长。同时减少铅酸电池垃圾的产生，有利于节能环保，另外，本实用新型所指的铅酸电池还可用锂电池等功率密度相对超级电容器小的电池代替。
文档编号H01G9/28GK202797188SQ20122012212
公开日2013年3月13日 申请日期2012年3月28日 优先权日2012年3月28日
发明者梁棋行 申请人:佛山市南庄广昌电器塑料有限公司