[发明专利]一种耐高低温长寿命铅酸蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高低温长寿命铅酸蓄电池，主要应用于通信基站、电力、IDC机房、太阳能、风能储能、银行等场所，作为化学电源使用。

背景技术

因为储存太阳能、风能的蓄电池长期暴露在外，普通铅酸无法适应多变的天气环境，尤其是高低温失水和低温硫化现象以及高温导致的鼓胀变形等易导致电池报废，这已成为行业的技术瓶颈。另外对于偏远基站，温差较大的沙漠无人值守的偏远基站，北方超低温环境等，一般普通的铅酸蓄电池都不能满足市场需求。而在一般的通信基站和机房内，因电源设备及电池在使用过程中均会产生大量的热，为保证电池的使用寿命，基站与机房内均配有空调设施以保证电池环境温度在25℃左右（一般不超过28℃）。空调长期开放，将耗费巨大的电力资源，如将通信基站中电池的工作环境提高10℃，则基站空调电耗可降低60%～80%，经济效益显着。因此，设计可在-20℃～60℃的范围内正常浮充使用的高低温长寿命电池，有助于推动应用行业的节能减排，推进节能项目的示范应用以及新产品、新技术、新设备、新材料的推广应用，实现应用行业的可持续发展。

影响电池高低温性能的因素很多，主要包括：电池板栅合金以及零部件组成、板栅厚度设计、正负极铅膏配方、极群的装配压力、壳体材料等。实践表明：现有铅酸蓄电池在材料、配方、工艺、结构等方面均有一定缺陷，不能满足高温环境下（60℃左右）、低温（-20°C）、长寿命使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能满足高温60°C，低温-20°C的恶劣环境使用，具有长寿命的耐高低温长寿命铅酸蓄电池。

本发明的技术方案是：一种耐高低温长寿命铅酸蓄电池，包括板栅及其零部件、铅膏、外壳，所述板栅及其零部件包括正极板栅及其零部件和负极板栅及其零部件，所述正极板栅及其零部件包括铅、钙、锡、铝、银五元合金，按重量百分比，各成分含量为：钙0.04%～0.09%，锡1.3%～6%，铝0.002%～0.035%，银0.03%～0.12%，其余为铅。

进一步，所述铅膏包括正极铅膏和负极铅膏，所述正极铅膏中添加重量百分比为0.3%～1.5%的三氧化二锆，0.5%～2.0%的碳纤维，所述负极铅膏中添加重量百分比为0.10%～0.40%木质素、0.5%～2.0%的碳纤维和0.5%～1.4%的超细硫酸钡。

进一步，所述正极板栅设计厚度在4.0～6.0mm。

进一步，所述外壳采用耐高低温的无卤阻燃改性聚苯醚PPE材料。

本发明的所述耐高低温长寿命铅酸蓄电池，所述正极板栅及其零部件采用五元合金，即铅钙锡铝合金，其中添加的元素银，金属银是一种变晶剂，加入铅钙合金中可以起到细化Pb₃Ca晶粒的作用，从而使结晶颗粒尺寸减小，形成的腐蚀膜结构致密，能够有效抑制硫酸与反应物膜下金属的进一步反应，从而减缓合金的腐蚀速度；

电池的浮充寿命与板栅的合金成分有关，也和板栅的厚度和制造工艺有直接的关系，而在高低温的环境下腐蚀速度会加倍，因此，为了制造更长寿命的铅酸电池，在调整板栅合金的同时我们将板栅的厚度设计在4.0～6.0mm。

所述耐高低温长寿命铅酸蓄电池的所述正极铅膏中添加稀土氧化物三氧化二锆（Zr₂O₃），可以显著提高正极的吸氧过电位，减少副反应的发生，从而降低电池热量的产生和失水速度；

所述耐高低温长寿命铅酸蓄电池的所述正负极铅膏中添加了碳纤维，试验表明，当环境温度较低时，电池充电接受能力会降低。而碳纤维的加入可以在活性物质中构建导电网络，有利于电流在活性物质中的传导，提高活性物质利用率、改善电池在低温环境的充电接受能力。此外正极活性物质机械强度较差，容易软化、脱落，这对蓄电池十分不利。而碳纤维的抗拉强度较高，抗蠕变，能够减轻PbO₂电极在充放电过程中因体积变化较大而引起的变形问题。

所述耐高低温长寿命铅酸蓄电池在所述负极铅膏中使用了耐高温的混和膨胀剂（硫酸钡和木质素），可以有效地防止在高温条件下，膨胀剂在电解液中析出和有机膨胀剂的氧化失效；

所述耐高低温长寿命铅酸蓄电池其外壳材料使用耐高温的无卤阻燃改性聚苯醚PPE材料。试验表明，此材料在高温90°C时也不会发生形变，并且所述外壳为无卤改性聚苯醚，因此在高温情况下不会有卤素析出，使用寿命长，安全性更高。