【正文】 于，V邊=247。= cm3，+= cm3則正極板厚度δ=247。由板柵設(shè)計(jì)圖知：。則V橫=（247。A區(qū)可以看做是四個(gè)1/4圓環(huán)，VA=[π(+)2π] =B區(qū)為左右邊框：VB=（2+）852=VC=(2+) 118=438 mm3VD=[(+) +(+) ] = mm3則V邊= VA+ VB+ VC+ VD= mm3橫筋條體積 橫筋條的橫截面如上圖所示，則只需知道橫筋條的總長度。9=8Ah，則板柵極耳寬度應(yīng)該為15mm，并且高度設(shè)定為18mm。9=。=根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，極板涂膏量一般為80~，則可以初步設(shè)定正極板數(shù)量為8，247。=則負(fù)極鉛膏質(zhì)量：負(fù)極活性物質(zhì)質(zhì)量=（500+30+60+++）：（125+375247。則正極鉛膏質(zhì)量：正極活性物質(zhì)質(zhì)量=（500+32+60++）：（375+125247。綜上所述，板柵設(shè)計(jì)如后附圖由于板柵的外形不是很對稱，因此將板柵按照如后附圖的排列成兩片板柵一起，方便后續(xù)工序的加工。為了增加極板的防震性，汽車用鉛酸蓄電池一般采用矮腳設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)板腳高度為3mm。極耳是整個(gè)極板電流的匯集和發(fā)散部位，極耳重量需與極板容量成正比，大容量用大極耳，小容量用小極耳。雖然，薄極板有利于大電流放電，但由于四個(gè)方面的因素：①鉛合金本身較軟，極板太薄，機(jī)械強(qiáng)度不夠，防震性差；②一般而言，薄極板不利于鉛膏粘結(jié)；③極板在充放電過程會(huì)發(fā)生形變，極板太薄活性物質(zhì)易脫落；④正負(fù)極板在電池使用和儲存期間都會(huì)發(fā)生腐蝕，極板太薄會(huì)導(dǎo)致極板損壞，使電池報(bào)廢。這樣電流到達(dá)縱筋條的時(shí)間比薄極板要長，極板越薄，大電流放電性能越優(yōu)越。導(dǎo)致電池壽命終止，所以厚極板比薄極板壽命長。這樣隨著電池使用時(shí)間的增加，活性物質(zhì)會(huì)逐漸脫離板柵筋條，軟化，最終脫落。而且長方形柵格與活性物質(zhì)的粘結(jié)性更好，從而防震性更好。 柵格應(yīng)該設(shè)計(jì)成長方形，同樣的活性物質(zhì)量，長方形柵格所能達(dá)到的容量比正方形柵格多20%左右。因此對輻射型加以改進(jìn)，在遠(yuǎn)離極耳的一端加粗筋條，并且在板腳處加2根筋條，這樣就能減少內(nèi)阻，減少電壓損失，更有利于大電流放電。本設(shè)計(jì)為汽車用鉛酸蓄電池，電池必須具備大電流放電性能，因此選用輻射型。對板柵的結(jié)構(gòu)有著多種設(shè)計(jì)，其主要部分為：周圍邊框、極耳、板腳、垂直肋、水平肋。 綜上所述，正負(fù)極板板柵均采用PbCaSnAl合金，且正極錫含量高于負(fù)極錫含量。對合金的鑄造性能無影響。從析氫，失水方面看，它近似于PbCa合金，顯著優(yōu)于PbSb合金；鎘的添加明顯地改善了板柵與活性物質(zhì)之間PbSOPbO2的轉(zhuǎn)化活性，對影響PbCa合金深循環(huán)能力的硫酸鉛阻礙層的形成有一定的抑制能力。含鎘的PbCaSnCd合金體系也是人們研究的一個(gè)方向。但銀的價(jià)格太貴，不易大范圍使用。為了提高合金的耐蠕變能力，改善電池的深放電循環(huán)充放性能，人們又研究PbCaSnAg合金?？赡苁怯捎阱a的氧化產(chǎn)物導(dǎo)電性較好，夾雜到腐蝕膜中，提高了腐蝕膜的導(dǎo)電性，在一定程度上改善了電池的循環(huán)壽命。研究的熱點(diǎn)在于錫對腐蝕膜結(jié)構(gòu)和性能的影響程度有多大；是否存在Sn2+、Sn3+進(jìn)入PbO的晶格而導(dǎo)致PbOx的生成；是否存在歧化反應(yīng)SnO+PbO→Pb+SnO2。為了提高鉛鈣合金的鑄造性能，并改善電池的深放電循環(huán)能力，可采用加錫、鋁的PbCaSnAl合金。主要表現(xiàn)在不適合作為深放電循環(huán)電池的正極板柵材料，再充接受能力差，易發(fā)生早期容量損失。如根據(jù)上海地方標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)自行車用小密封鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命要達(dá)350次。但閥控式鉛酸蓄電池也越來越多地用于深充電領(lǐng)域中。鉛鈣合金的導(dǎo)電能力優(yōu)于鉛銻合金，其低溫性能明顯優(yōu)于鉛銻合金。PbCa合金的最主要優(yōu)點(diǎn)就是其氫析過電位大約比PbSb合金高約200mV。%的范圍內(nèi)，鈣合金的強(qiáng)度隨鈣含量增加而提高，因?yàn)轭w粒細(xì)化作用增加，從而強(qiáng)度增加。%，硬化網(wǎng)絡(luò)使合金具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，減緩了板柵的膨脹變形。176。根據(jù)鈣含量可分為高鈣[ω(Ca)=%~%],中鈣[ω(Ca)=%~%]和低鈣[ω(Ca)%]合金鉛鈣。PbSbAgCd合金在蠕變性能比較優(yōu)越，這些合金雖然在某一方面具有一定的可取性，但其所固有的環(huán)保問題和價(jià)格偏高等原因，自30年代提出一來一直為獲得應(yīng)用。但是，含砷合金有固有的脆性使可鑄性有一定的下降，在PbSbAs合金的基礎(chǔ)上人們有開發(fā)了PbSbAsSn合金，錫的加入降低了靜置時(shí)鉛銻熔融液的氧化損失，明顯改善了合金的可鑄性。砷的加入延緩了板柵的線性長大即活性物質(zhì)的脫落。研究發(fā)現(xiàn)。過充時(shí)，還會(huì)逸出有毒氣體SbH3,而且，正極板柵腐蝕速率隨銻含量的增加而增加，期望通過添加某種添加劑是PbSb合金保留其優(yōu)點(diǎn)而消除其缺點(diǎn)。貯存時(shí)析氫量增加此外，一部分銻吸附在正極活性物質(zhì)上，降低了氧在正極析出的超電勢，使水的分解電壓下降，充電時(shí)水容易分解，存放時(shí)加速了自放電。但是傳統(tǒng)鉛銻合金正極板柵制成的蓄電池，在使用尤其在充電時(shí)，銻將會(huì)從正極板上溶解到溶液中，沉積到負(fù)極活性物質(zhì)上，隨著正極板柵中銻含量即循環(huán)次數(shù)的增加，負(fù)極活性物質(zhì)上積累的銻量增加。板柵在制造中不易變形；其熔點(diǎn)和收縮率低于純鉛，具有優(yōu)良的鑄造性能；PbSb合金比純鉛具有更低的熱膨脹系數(shù)，在充電循環(huán)使用期間，板柵不易變形。高銻合金中銻含量為4%12%，具有良好的澆筑和深循環(huán)性能，但存在負(fù)極銻中毒現(xiàn)象；%3%，澆筑性能，機(jī)械強(qiáng)度，和耐蝕性有所下降，但能滿足免維護(hù)的要求。2）kg硫酸（）32L硫酸2931L去離子水59~61L去離子水59~61L調(diào)整水0~5L調(diào)整水0~5L炭黑~炭黑~短纖維~乙炔黑~硫酸鋇~鉛石膏密度~ g/cm3鉛石膏密度~ g/cm3 板柵是由鉛基合金通過澆鑄或壓鑄而成的，在蓄電池中的作用有以下三個(gè)方面：一是作為活性物質(zhì)的載體起著骨架的支撐和粘附活性物質(zhì)的作用；二是作為電流的傳導(dǎo)體起著集流、匯流和輸流的作用；三是作為極板的均流體起著使電流均勻分布到活性物質(zhì)中的作用。 正負(fù)極板鉛膏配方正極板用鉛膏配方負(fù)極板用鉛膏配方物料名稱用量物料名稱用量鉛粉（500177。當(dāng)含炭黑10倍于通常含量時(shí)，甚至于循環(huán)240000次的電池，其放電終止電壓下降也不明顯。不含炭黑的PbSO4充電時(shí)沖入400%的理論容量時(shí)，今有35%的PbSO4轉(zhuǎn)化為Pb。當(dāng)今，在負(fù)極配方中加入導(dǎo)電物質(zhì)炭黑類，也已經(jīng)成為不可缺少的，尤其在閥控密封電池中，由于負(fù)極具有吸收O2的功能，使得負(fù)極經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài)，總有一部分不導(dǎo)電的PbSO4存在，如果沒有導(dǎo)電物質(zhì)存在，一旦發(fā)生過放電，就很難使PbSO4還原的充電順利進(jìn)行。說明活性物質(zhì)失去活性，失去活性的原因有幾種可能：膨脹劑形成有機(jī)鉛化合物；膨脹劑在稀硫酸中化學(xué)降解；被活性物質(zhì)覆蓋；在高PH區(qū)溶解隨后遷至正極被氧化。此外，有機(jī)膨脹劑還有栲膠類，如雞血藤栲膠，3合成鞣劑等，這些有機(jī)膨脹劑對電池的40度得啟動(dòng)都有良好作用，但其充電接受能力不理想，耐循環(huán)也較差。故還需要采用一些其他的有機(jī)膨脹劑單獨(dú)使用，或與腐植酸聯(lián)合使用。在更低的溫度下，如40176。一般酸法腐植酸雜質(zhì)水分較高。在國內(nèi)使用的有機(jī)膨脹劑大多數(shù)廠家為腐植酸（humic acids），通常小于1%的數(shù)量加到負(fù)極鉛膏中，可以明顯提高電池的常溫，低溫啟動(dòng)容量和壽命。當(dāng)硫酸鋇與有機(jī)膨脹劑聯(lián)合使用時(shí)，其鈍化作用將加強(qiáng)，使這時(shí)既要求大電流放電時(shí)間延長，并能在循環(huán)過程中保持去鈍化作用，故在汽車啟動(dòng)電池中，這時(shí)既要求大電流保持一定時(shí)間，又要保持一定電壓時(shí)（即要求一定功率才能啟動(dòng)），必須無機(jī)與有機(jī)膨脹劑聯(lián)合使用。這樣就不會(huì)產(chǎn)生由于要形成晶核而必須的過飽和度，這帶來兩點(diǎn)好處：首先，濃差過電勢降低；其次在低過飽和度條件下所形成的硫酸鉛層壓實(shí)程度小于高過飽和度下所形成的硫酸鉛層，這有利于硫酸的擴(kuò)散，有利于電極的的深度放電。在負(fù)極組分中加入某些添加劑，可以減緩這種收縮傾向，通常稱為膨脹劑，準(zhǔn)確的說是防收縮劑。沒有膨脹劑負(fù)極活性物質(zhì)，在充放電的循環(huán)中，放電時(shí)形成致密少孔的PbSO4層覆蓋在鉛上。改善正極循環(huán)壽命的添加劑有：①磷酸及其鹽類的作用：降低正極活性物質(zhì)的軟化速度，減少脫落，從而提高蓄電池的循環(huán)壽命；改善板柵材料與腐蝕產(chǎn)物的結(jié)合力，阻止硫酸鉛阻擋層的形成；可以抑制析氧的過程；②硫酸鈷：由于鈷離子可使板柵腐蝕膜密度增大從而使板柵和活性物質(zhì)的結(jié)合得以增強(qiáng)，以抑制活性物質(zhì)的軟化和脫落；③纖維材料：提高極板的強(qiáng)度，可防止加工過程中的損壞。正極活性物質(zhì)利用低的原因有：①反應(yīng)產(chǎn)物為不良導(dǎo)體硫酸鉛，它將二氧化鉛包住，致使二氧化鉛顆粒內(nèi)部物質(zhì)不能參加反應(yīng)；②電極反應(yīng)優(yōu)先在電極表面上進(jìn)行，摩爾體積大于二氧化鉛的硫酸鉛堵塞了多孔電極的孔口，使反應(yīng)物硫酸不能順利擴(kuò)散到多孔電極的深處，電極內(nèi)部殘留較多的未反應(yīng)物質(zhì)；③放電產(chǎn)物硫酸鉛使電池的內(nèi)阻隨放電而增大。而且，蓄電池的使用壽命也在很大程度上取決于正極。特別是正極活性物質(zhì)。為了滿足汽車用鉛酸蓄電池的初始容量高的要求，鉛膏中三堿式硫酸鉛的含量應(yīng)該高。鉛膏在鉛酸蓄電池的作用主要是為電化學(xué)反應(yīng)提供和貯存所需要的物質(zhì)。由于汽車用鉛酸蓄電池主要性能是要能夠大電流放電，需要設(shè)計(jì)成薄極板。=實(shí)際負(fù)極所含活性物質(zhì) m== 極板的設(shè)計(jì)極板主要包括鉛膏和板柵兩個(gè)部分。（2）=一般負(fù)極活性物質(zhì)的利用率為60%~70%，取負(fù)極活性物質(zhì)的利用率為65%。計(jì)算所得的活性物質(zhì)質(zhì)量即為單體電池所需含有的活性物質(zhì)量。取活性物質(zhì)利用率為50%，則 m=mo/η = 247。= Ah正極活性物質(zhì)PbO2 ,，成流反應(yīng)得失電子數(shù)n=2. mo = Co .M/= 247。 Co=因此此設(shè)計(jì)中的電池20h率額定容量為75Ah。鉛酸蓄電池的容量，是指把完全處于充電狀態(tài)的鉛酸電池，按一定的放電條件，放電到所規(guī)定的終止電壓時(shí)，能夠釋放的電量，用()表示，電池的容量分為理論容量，實(shí)際容量和額定容量之分。第二章 電池設(shè)計(jì) 鉛酸蓄電池主要由正極板、負(fù)極板、電解液、板柵、電池蓋組成。出口形式嚴(yán)峻2006年9月，國家取消了鉛酸蓄電池13%的出口退稅；鉛酸蓄電池被列入加工貿(mào)易類禁止類目錄，列入此目錄的商品進(jìn)口一律征收進(jìn)口關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)稅；2007年6月，對鉛錠加征10%的出口關(guān)稅；歐盟最近又頒布了電池和蓄電池指令，對電池中的鉛提出了更嚴(yán)格的指標(biāo)要求，并涉及承擔(dān)昂貴的回收費(fèi)用，大大提高了電池注冊費(fèi)用和檢測費(fèi)用，大幅度提高了電池生產(chǎn)成本和出口銷售成本，使得鉛酸蓄電池出口很大程度上受到負(fù)面影響。因此，企業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》、《職業(yè)病防治法》這兩部新的法律。環(huán)保壓力更加突出鉛酸蓄電池生產(chǎn)過程和廢棄電池對環(huán)境的污染，已經(jīng)引起世界各國的高度重視。隨著氫鎳電池、鋰離子、鋰聚合物等新型電池技術(shù)的逐步成熟和成本的降低，電動(dòng)車、電動(dòng)汽車、混合電動(dòng)車等車用電源、備用電源、移動(dòng)電源和某些工業(yè)用固定電源，鉛酸蓄電池有可能被逐步替代的危險(xiǎn)。原材料價(jià)格波動(dòng)據(jù)有關(guān)報(bào)導(dǎo)，按現(xiàn)在的開采速度，已探明的中國鉛礦僅可供開采15年左右。2002年開始，國家投資48億元進(jìn)行中國西部地區(qū)太陽能光伏電池發(fā)展的大規(guī)模建設(shè)，帶動(dòng)了儲能用鉛酸蓄電池的需求增長。閥控鉛酸蓄電池憑著其低廉的價(jià)格與廣泛的工作溫度范圍，已廣泛應(yīng)用在太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、發(fā)電廠等方面的儲能，在綠色能源發(fā)展方面起著重大作用。據(jù)預(yù)測，那么到2010年電池的需求量在1091萬KVAH左右?！笆晃濉逼陂g，電力工業(yè)將有更大發(fā)展：2007年我國新增9000萬千瓦左右的電力裝機(jī)，全國電力總裝機(jī)突破7億千瓦大關(guān)，位居全球第二；，%。全球主要的UPS廠商幾乎全部進(jìn)入中國市場，而中國UPS產(chǎn)量已占全球總需求量的20%左右，正成為UPS產(chǎn)品全球制造中心，UPS在中國市場發(fā)展加快，數(shù)據(jù)顯示，2005年國內(nèi)產(chǎn)品銷量增加10%，銷售額增加8%，2006年也是穩(wěn)中有升，預(yù)計(jì)2008年銷售額達(dá)到27億元。信息的快速發(fā)展，給電源市場帶來了巨大的商機(jī)和挑戰(zhàn)。2005年以后，通信行業(yè)開始向3G過渡，根據(jù)天相投資公司的預(yù)計(jì)，2008年和2009年兩年內(nèi)，我國3G投資總額分別為1000億元、2000億元，而2011年3G投資總額將下降到1100億元，2012年到800億元。1998年2007年我國電動(dòng)車產(chǎn)量匯總表年度年產(chǎn)量（萬套）電動(dòng)車保有量（萬輛）配套電池?cái)?shù)量（萬套）配套電池容量（萬KVAH）備 注1998年663按“12V12AH，3只1輛”計(jì)算1999年92000年29212001年58462002年1651182003年4002912004年5822005年120911052006年195019472007年2871通信市場我國通信業(yè)正處于一個(gè)高速發(fā)展期，平均每年的增長速度超過20%，到2007年底，國內(nèi)電話用戶已突破9億，居世界首位。今后較長時(shí)間內(nèi)仍將保持50%以上的速度持續(xù)增長，雖然市場受到鎳氫電池和鋰電池的挑戰(zhàn)，但是由于高比能量鉛酸蓄電池的研發(fā)，質(zhì)量不斷提高，市場不斷成熟，且價(jià)格較低，在中國，鉛酸蓄電池仍將充當(dāng)電動(dòng)助力車的主角，擁有巨大的配套電池和替換電池市場。此外，按照以往蓄電池市場變化，電動(dòng)助動(dòng)車用鉛酸蓄電池是每年的2月4月銷售情況較好，8月10月為銷售旺季，但自去年以來，隨著鉛價(jià)的不斷波動(dòng)，蓄電池生產(chǎn)企業(yè)無所適從，該銷售規(guī)律已不十分明顯。摩托車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為鉛酸蓄電池提供了巨大市場。預(yù)計(jì)2010年我國摩托車產(chǎn)量將超過2900萬輛左右，社會(huì)保有量約1億輛左右。未來十年仍將約以15%的發(fā)展速度增