专利名称：机车阀控密封铅酸蓄电池的制作方法
技术领域：
本实用新型属于密封蓄电池，特别是涉及机车阀控密封铅酸蓄电池。
内燃机车用密封蓄电池，经过2年的平台实验，特别是又经过3年(覆盖面达所有铁路局，累计装车近1000台份，最长走行70万公里)大规模运行实验，22家密封蓄电池暴露出不少问题，尤其是一些带有共性的质量问题。1)使用寿命短，内燃机车用蓄电池寿命失效原因很多，主要有正极板栅腐蚀、失水、早期故障(PCL)、极板硫酸化等，在机车运用过程中，后三项原因可采取技术或管理措施予以控制或消除，但正极板栅腐蚀却是无法干预的衰变性因素，成为密封蓄电池寿终正寝的根本原因。目前延长正极板栅腐蚀寿命的措施虽然不少，但却与提高起动性能相矛盾——极板加厚、板栅盘条加粗，正极板栅耐腐蚀寿命长，但起动性能不如薄型极板；2)各家产品中，约1/4的产品已经出现失水—失容故障，原因是没有明确的失水质量管理标准；3)现有密封蓄电池的板式结构，它的内阻已经比传统的管式电池小1/3，对起动性能发挥有利，但各家产品的这个参数相差较大而且对电池运行后期的内阻参数控制，欠缺明确的设计考虑；4)在平台及现场试验中，有半数的产品电池单节的连接，出现过松动，其中1/4的产品电池还出现过极柱烧损。
本实用新型的目的是提供一种机车阀控密封铅酸蓄电池，它具有使用寿命长，适应中国铁路的内燃机车、电力机车使用工况和环境条件，且失水少、内阻低的特点。
本实用新型的目的是这样实现的机车阀控密封铅酸蓄电池，由板栅、极柱部件构成，所述的板栅有竖加强筋和横加强筋；正极板的板栅为12～16片，120～150格，厚度5～6毫米；负极板的板栅为13～17片，120～150格，厚度为3～4毫米。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1)极板片数少厚度大和极板的板块结构，极板板栅的大网格结构，独特的正极增容“微—复合石墨”，因此使用寿命长，在平均使用温度为25℃时，可使用6年，但具备8至10年的技术潜力(走行100至120万公里)，约比已经装车的密封蓄电池的平均寿命长30％-50％；2)适应中国铁路内燃机车、电力机车使用工况和环境条件，国内领先，基本具备进入国际市场水平；3)精确的失水质量管理标准，高而准确的安全伐开、闭压力规定，因此失水少，加水周期为5年(一个大修期)；4)减小筋条电阻的方块结构；带加强筋的铜芯极柱及其接触电阻测量工艺，采用“微—复合石墨”添加剂，因此内阻低；5)适当减小单节电池外形尺寸，留出散热空间，同时单节电池安装采用锁紧撑架结构，因此耐高温、抗振强；6)本实用新型体积小、重量轻、造价低。
图1为本实用新型机车阀控密封铅酸蓄电池板栅大网格结构示意图；图2为本实用新型极柱结构示意图；图3为本实用新型锁紧撑架结构示意图；图4为本实用新型机车阀控密封铅酸蓄电池的俯视图。
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。
一、极板设计要点本实用新型从机车运用的实际条件出发，按照“寿命因素为主，起动性能因素为辅”的原则，兼顾两者加以选择(详见表1)。作出这种抉择的根本原因在于发生一件影响行车的蓄电池故障，对铁路造成的直接经济损失，往往与电池购置费的一半相近，因此，电池运行后期的可靠性，自然十分突出。
表1
<p>*片数少，极板厚，且板栅分为6个小板块，刚度增强，筋条变形应力小，抗腐蚀性能好，相应电池的后期运行可靠性提高。
板栅1由三条加强筋组成，2个竖加强筋2和1个横向加强筋3，划分为6个小板块，底部有工艺极耳(同方向倾斜，为极板膨胀变形预留空间)，极板合金为Pb-Ca-Sn-Al(消除早期失效问题，照明允放总容量的70％)，板栅分120-150格，最好为144格，12-16片，最好为14片，厚度5-6毫米，最好为5.6毫米。负极板的结构与正极板结构相同，12-16片，最好为15片，厚度3-4毫米，最好为3.6毫米，板栅分120-150格，最好为144格。
现有产品正、负极板的活性物质添加剂成分大同小异，欲再进一步挖掘蓄电池的内在潜力，必须针对正极电化反应限制电池容量的症结进行开发。正极板电化反应的最新研究成果表明，电池的成流反应，实质上取夹于中间反应，式中，H+同O2-的结合，可以为Pb4+摆脱O2-束缚，扑获两个电子，还原为Pb2+创造条件，因此，远比电子迁移速度慢的H+离子的迁移及参与反应，实际成为直接制约放电时成流反应的关键因素。
基于上述理论，独特的正极添加剂品种和剂量的选择，必须有利于正极板活物质聚合块胶质体系完整，能在PbO2晶体之间形成重叠、络合的导电桥，使质子H+以及电子的传导能力增强，达到提高正极活性物质利用率，增加电池容量的目的。经过比选，本实用新型选用“微—复合石墨”添加剂。
表
标准为±4ml。
3)、高而准确的安全伐开、闭压力规定柱式硅胶调整伐，开阀25±3KPa；闭阀15±5KPa；5年内无须补水。
开阀25±3KPa——析气试验中，最高气压值未超过20KPa，故下限定为20KPa是适宜的。
——现场试验中，效果较好的电池，但属于产气率高类型，由于安全阀压力为开23-26Kpa/闭19-22KPa，没有出现失水—失容现象，而双飞(武昌，321.5/603.1)、舟山(武昌，164/442.2)、丰日(郑州段，338.1/409.5)、金马、利克、双登等都曾经有因失水—失容而加水的先例。
——现场试验中，电池安全阀压力为32/49KPa的万里电池，由于地面过充电，加上壳体强度低，引起壳体漏液，从而告诉我们，国产材料水平仅能支持30KPa的上限压力；——美国GNB电池为70KPa开，15-20KPa闭，10年不补水，徳国电池为20-22KPa开，18-20KPa闭，5年不补水，日本密封电池为1-49KPa开，闭，指标3年不补水，仍停留在适应汽车蓄电池运用的水平上，我们选择德国电池做主要参考。
——国产固定式密封电池多为15-20KPa，但机车使用工况恶劣，温度高，提高一点合乎逻辑；闭阀15±5KPa。
三、内阻低方面内燃机车柴油机起动电流很大，蓄电池内阻越低越好，对于运行后期的电池，内阻参数的重要性尤其受人们的关注。
1)极板六板块结构，同传统结构相比，有三条加粗筋条，兼有充作电流主要传导通路的作用，使新产品或后期运行电池的内阻较小，利于起动。
2)大网格板栅结构，同传统结构相比，经长期运用后，板栅筋条剩余截面积较大，电池内阻相对较小，利于起动。
3)极柱5采取带加强筋6的铜芯4极柱结构，接触面积大，连接强度提高、内阻减小，也利于起动。同时极柱、汇流条、板栅极耳的焊接质量，以TZ仪测量，接触电阻不大于10μΩ，可以消除工艺失误性质附加内阻。
4)“微—复合石墨”添加剂有改善正极板导电性能差的功能，利于起动。
五、“抗振强”方面机车高速运行，冲击、振动强烈的工况，对蓄电池的抗振性能提出了苛刻的要求。本实用新型在蓄电池了安装锁紧撑架7，用于单节电池安装的锁紧，分体组装，分尾式撑紧原理，由锥形螺丝并以盘式纂片锁紧。
权利要求1.机车阀控密封铅酸蓄电池，由板栅(1)、极柱(5)组成，其特征是所述的板栅(1)有竖加强筋(2)和横加强筋(3)；正极板的板栅为12～16片，120～150格，厚度5～6毫米；负极板的板栅为13～17片，120～150格，厚度为3～4毫米。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征是所述的极柱(5)内部采用铜芯(4)，外部有加强筋(6)。
3.根据权利要求2所述的蓄电池，其特征是在所述的蓄电池上安装有锁紧撑架(7)，其末端采用分尾结构。
4.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征是所述的正极板的板栅最好为14片，144格，厚度最好为5.6毫米；负极板的板栅最好为15片，144格，厚度为3.6毫米。
专利摘要机车阀控密封铅酸蓄电池,由板栅(1)、极柱(5)组成,其特征是:所述的板栅(1)有竖加强筋(2)和横加强筋(3);正极板的板栅为12～16片,120～150格,厚度5～6毫米;负极板的板栅为13～17片,120～150格,厚度为3～4毫米。它具有使用寿命长,适应中国铁路的内燃机车、电力机车使用工况和环境条件,且失水少、内阻低的特点。
文档编号H01M4/73GK2393223SQ99248869
公开日2000年8月23日 申请日期1999年10月28日 优先权日1999年10月28日
发明者王德志, 范孝铨, 赵健, 徐宝堂, 李兰宁 申请人:范孝铨