摘要：在整个铅酸蓄电池中，板栅是极为重要的组成构件，它会对电池的寿命造成直接影响。从铅酸蓄电池的角度考虑，板栅占据其中的1/4，若采用轻型板栅，则会显著提升电池的质量比能量。对此，本文则围绕铅酸蓄电池中的板栅结构展开探讨，阐明其结构并提出一些设计注意事项。
关键词：铅酸蓄电池；板栅结构；注意事项；
在多年的发展下，蓄电池中的板栅重量持续减轻，其中的活性物质利用率得到了进一步的提升，总体来说电池比能量更为良好。基于连续板栅工艺，能有效的控制生产成本，增强板极的均匀性，同时也能够满足轻量级的使用需求。板栅发挥出导电体与承载体的作用，它对于蓄电池而言至关重要，所需的成本也占到了总量的20%～30%。就当前行业现状而言，诸如塑料板栅镀铅、泡沫铅板栅等都是可行的方式，此类型材料的使用能够节省生产成本，减轻整体重量，这为后续的蓄电池研究提供了方向。
1铅酸电池板栅的选择要求
板栅能够为活性物质提供载体，并成为电极集流体，所以它必须具有足够优良的综合性能，对此提出了如下几大要求：（1）机械性能好。兼顾强度与硬度要求，在后续的制造过程中即便受到了外界因素的影响也能够良好的抵御机械应力与形变。（2）导电能力强。电阻率应足够小，需要具备优良的导电性，能够降低欧姆电压降，使得电流分布更加均匀。（3）化学稳定性好，不易腐蚀。在进行充放电操作或者是长期搁置时，不会受到电解液的影响而出现腐蚀现象，从而确保了电池的耐久性。（4）浇铸性能良好。在进行板栅制作时所使用的浇铸方法往往存在差异，为了保障整体质量，应具有高度的浇铸性能，即便是在较低温度环境下也能够带来良好的流动性，使得模腔可以在短时间内被熔融的合金充满。（5）焊接性能良好。在展开电池组装作业时，需要借助于极耳将各个板极组合在一期，从而得到板群，这意味着板栅合金应具有优良的焊接性能，在施工过程中不会出现脱落等问题。（6）成本低，污染小。出于成本的考虑，在不影响质量的前提下板栅合金的价格需得到控制，在后续的制造环节不允许出现污染问题。
2板栅结构分析
2.1重力浇铸式与拉网式
基于重力浇铸式板栅的方式，它的尺寸较为稳定，机械强度较高，但受自动化水平低的影响，并不能带来良好的生产效率。如果从成品电池的角度考虑，铸造式板栅电池的抗腐蚀性能良好，但是受生产环节等多重因素的影响，电池的价格相对较高。关于拉网式板栅，它的生产效率明显提高，所需的成本也相对较低。当然，技术公差范围较小，并不具备足够的机械强度，因此给后续的机加工带来了阻碍。除此之外，拉网式生产过程中极容易出现正极板栅活性物质脱落或者是充电效果差等问题，这些都会降低电池的循环寿命。对二者的电池性能展开对比分析，通常来说拉网式板栅的功率与比能量更高，但极容易出现腐蚀问题。
参考相关资料可以得知，拉网式技术已经被广泛应用于铅酸蓄电池之中，它对于化学电源事业的发展起到了推动作用。相较于重力浇铸方法而言，基于拉网式的工艺方法能够带来更良好的成本优势，此时极板的均匀性也得到了改善，对于一些轻量级电池需求领域而言尤为适用。在拉网板栅式生产系统的辅助下，可以实现对电池环境的优化，在进行内部结构的清理时也更为便捷，能够有效的避免烟尘等杂质的影响。
2.2连铸辊压式与拉网式
在多年的发展下，蓄电池技术已经取得了良好的发展，内部的板栅重量减轻，同时活性物质率也随之提高。但是，当前的板栅制造技术在微观结构以及性能上依然有很强的局限性，而基于连铸辊压式技术则可以良好的改善此类问题，无论是技术还是经济方面都具有可行性。基于辊压加工连铸方法，能够显著提升铅钙合金的强度，甚至可以达到铅锑合金同等水平。
3板栅设计注意事项
铅酸蓄电池被广泛应用于多个领域之中，伴随着使用环境与方法的改变，对其所提出的要求也存在差异，因此板栅的结构与特性也有所区别。
3.1汽车用蓄电池板栅
对于汽车蓄电池而言，其主要以瞬时大电流放电的方式为主，通常可以达到400～600A，整个放电过程的持续时间不可过长，启动性能也应足够良好。在整个运行过程中，浮充状态占据了其中的大部分时间。基于上述的分析，在进行板栅设计时应达到如下几点要求：（1）合理控制板栅厚度，通常情况下应在2mm以内，由此达到大电流放电的效果。（2）注重对板栅细微结构的设计，诸如放射筋应优于直筋，这会对板栅的使用效果带来直接影响。（3）相较于其它板栅而言，高与宽的比例应更小。（4）严格控制正负板栅的厚度，以便提升充电接收能力，同时也可以达到低温大电流放电的效果。（5）相较于其它板栅而言，板耳的宽度应稍大一些，厚度与板栅一致。（6）内部筋条应足够密集，粗细需适中。
3.2大、中型密封阀控电池板栅
从应用的角度来看，大、中型密封电池寿命要求较高，通常需要达到5a以上，在部分特殊情况下甚至要达到10a。在蓄电池使用时，浮充时间占比较大。基于上述分析，在设计时应考虑如下几点内容：（1）板栅略厚一些，以2.5～4mm为宜。（2）无论是放射筋结构还是中间极耳，二者均不会对电池性能造成过多的影响。（3）在使用时，伴随着放置电池方法的改变，对应的板栅宽高也存在差异。（4）筋条应达到较为稀疏的状态，且筋条应略粗一些。
3.3电动自行车电池板栅
当前的电动自行车电池使用寿命通常为1.5a，其需要具有较高的容量，是一种典型的深充/深放型电池，要求其放电电压应达到相对稳定的状态，同时对于放电条件又提出了较高的要求。基于上述分析，在设计时应考虑如下几点内容：（1）板栅厚度适中，通常来说以1.7～3.0mm为宜。（2）以槽体为基准而确定合适的板栅高度与宽度，由于容量需达到较高水平，因此高度需适当加大一些。（3）正负极厚度稍大一些，从而提升正极活性物质的寿命。（4）筋条应略微稀疏，且以较细的筋条为宜。
4结语
结合当前的发展状况，今后的板栅研究主要围绕三大方向而展开，具体有：（1）诸如Pb-Sb以及Pb-Ca合金依然是今后的重点研究内容，此时含有稀元素的新型Pb基合金也成为了今后的主流方向。（2）板栅轻量化发展，高度重视电化学性能以及质量比容量的改善。（3）双极性板栅的开发，尽可能的减少板栅的数量，起到降低电池内阻以及大电流充放电的效果。
参考文献：
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[3]吴敏,王梦阳,田李燕,王淑君.铅酸蓄电池板栅设计与制造特点的比较[J].蓄电池,2007(03):138-141.
论文作者:何建朋
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：电池论文; 蓄电池论文; 合金论文; 性能论文; 较高论文; 酸蓄电池论文; 结构论文; 《城镇建设》2019年第10期论文;