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1、卷绕式纯铅蓄电池产品介绍卷绕式纯铅蓄电池产品介绍2013年年6月月双登集团股份有限公司双登集团股份有限公司目目 录录一、卷绕纯铅电池的开发背景二、卷绕纯铅电池的设计开发思路三、卷绕纯铅电池的特点与应用案例四、双登纯铅卷绕电池配套设备汇报一、一、卷绕电池的开发背景卷绕电池的开发背景 随着科技与时代进步，世界各国对环境问题及能源问题越来越重视，我国明确制定了十二五节能减排目标，各大通信运营商积极响应，也制定了各种措施减少能源消耗。其中室外基站因其投资少、占地面积小、环境要求低被各通信运营商广泛应用。但随着使用数量与时间的增加，室外一体化基站中电池的过早失效也成为一个较为严重的问题 目前，为了解决这
2、一问题，各运营商均在室外基站引入了通信用磷酸铁锂电池。但该电池目前还存在性能不稳定、价格高、与系统兼容等方面问题。为此，双登集团根据实际应用要求同时推出了成本相对更低、性能更可靠的卷绕式纯铅电池，可有效解决上述问题，对室外站的大量推广，实际节能减排意义重大。1 1 蓄电池在室外站的使用环境蓄电池在室外站的使用环境 蓄电池在室外室的工作环境非常恶劣:（1）电池直接放在室外机柜中，没有空调。在南方，夏天机柜内温度可能会高达60以上。而在北方，冬天温度又可能会在-20以下。（2）供电条件相对较差，停电频繁，而且常常会出现充电不足即放电的情况，在部分特殊地区近乎于循环使用。2 2 蓄电池主要失效原因蓄
3、电池主要失效原因（1）高温下，易发生失水、热失控导致电池鼓胀失效 当环境温度提高时，在正极上的析氧、析氢等副反应的速度将明显加速，有更多的氧气抵达负极进行氧复合反应，这时又会放出更多的热量，使电池内温度进一步提升，形成一个恶性循环，最终导致电池干涸或发生电池壳体软化鼓胀变形失效。（2）低温下，电池再充电困难，易造成负极硫酸盐化，使电池容量快速下降。（3）恶劣的电网条件下，电池频繁充放循环导致正极活性物质很快软化，容量发生衰减。（4）高温下，正板栅腐蚀速度加快，引起失效 从以下分析可以看出，铅酸蓄电池中正板栅一直于热力学不稳定态，易被腐蚀。正极的平衡电极电势由硫酸的活度所决定，即其中 （氢标）。
4、充电时正极电势高于1.655V，放电态的PbSO4将氧化为PbO2，放电时则低于此值。铅基合金在H2SO4溶液中建立混合电势，可近似视为铅在H2SO4溶液中建立的平衡：从上式可以看出，只有当电势负于-0.3V时铅及其合金才处于稳定状态。而在电池充电进，电极电势远远超过-0.3V，因此铅及其合金将被氧化为PbO2而发生板栅腐蚀。根据Arrhenius公式，温度每升高10，正板栅腐蚀速度将提高一倍，电池的浮充寿命也将减半。1973年Gates发明世界第一块AGM阀控电池就是卷绕结构，但由于生产工艺复杂，无法自动化生产，没能快速产业化。由于新的应用要求与自动化生产设备的出现，美国先进电池联合会（AL
5、ABC）于2000年后又开始重新卷绕电池进行深入研发，到2002年美国ENERSYS、江森Optima、新加坡GP（Bolder）、EXIDE等公司均推出了各系列新型卷绕式铅酸蓄电池。我公司年产50万只卷绕电池的生产线也于2010年投产，为国内首家。二二、卷绕式纯铅电池的设计开、卷绕式纯铅电池的设计开发思路发思路1、卷绕式纯铅电池结构2、卷绕电池的设计理念 所谓卷绕电池不是简单的将电极进行卷绕就行了,它的制作工艺中引入了许多新的设计理念:（1）引入冷压板栅的理念;（2）引入极板履盖pasting paper的理念;（3）引入酸控容量的理念;（4）引入高开阀压力的理念;（5）引入高装配压力的理念
6、。(1)为解决正板栅耐腐蚀问题，采用连轧连冲的板栅制作技术。（a）冷轧冲孔(5:1)；（b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金的微观结构图3、卷绕式纯铅电池的设计思路 （a）冷轧冲孔(5:1)；（b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金腐蚀试验后的微观结构图序号类别腐蚀前重量（g）腐蚀后重量(g）腐蚀量(g)腐蚀速度(mg/cm2d)1#重力浇铸20.11519.0631.0523.312#19.73618.7281.0083#19.86518.7511.1144#冷轧19.95819.6220.3361.035#19.86419.5230.3416#19.79119.4760.315 从上表中，我们可以看
7、出，冷轧冲孔板栅的耐腐蚀能力比重力浇铸高了大约3倍。不同不同加工方式下铅锡合金腐蚀失重表加工方式下铅锡合金腐蚀失重表(3)为解决活性物质软化问题，采用高达80kpa的装配压。(2)1mm薄型极板设计，极板比表面积远远高于普通电池。确保电池有良好的高倍率放电及高低温性能。(4)采用圆形结构设计，解决了壳体在高温情况下，热失控鼓胀而变形问题。圆柱形单格设计使电池具有很好的机械性能。单格四壁受力均匀，当内部气体压力增大时，不会膨胀。同时可以承受较高的开阀压力，卷绕电池的开阀压力可以达到50kpa以上，平板电池只有10-20kpa，从而有效减少水分的流失，延长电池使用寿命。平板AGM电池充电时，产生的
8、气体压力会使 单格壁变形膨胀，长时间运行下去，电池最终会因此失效。下图显示出了这两种结构受力的差别。GASPRESSURE圆形结构壳体与方形结构壳体内部受力后变化示意图三、卷绕式纯铅电池的特点与应用案例1 1、卷绕式纯铅电池的特点、卷绕式纯铅电池的特点 超强的高倍率放电能力，最大放电倍率为18C10。卓越的高低温性能，可在-5575下工作。平稳的高输出电压，更高的能量密度。结构坚固，具有优异的抗震性能。无游离电解液，可任意方向放置工作。可以进行快速充电，40分钟内可充入95以上的电量。超长寿命，设计浮充寿命可达8年以上。极高的耐小电流深放电能力1）超强的高温浮充性能 按照YDT/799-201
9、0标准，高温浮充寿命可达到14次，而普通12V铅酸电池一般只有6次，见图所示：循循环环次数：折合寿命（年）次数：折合寿命（年）3hr容量：容量：Ah1234567891011121314150510152025303540455060高温加速浮充寿命高温加速浮充寿命6-SPB-506-GFM-50 电池最大充许充电电流为6C，可以在2小时内充入98%以上的电量。在恢复供电后快速恢复电池容量。2）优秀的快速充电性能3）良好的过放电恢复能力 按照过放电检测方法：以0.1C10(A)电流放电至0.1V(C10满足要求)，短接(40m)24h，再用2.35V/单体恒压限流0.1C10(A)充48h，构
10、成一个循环，连续进行五次循环后，对蓄电池进行0.1C10(A)电流放电，实放容量与初始实际容量（25时C10）进行比较。双登卷绕式纯铅电池经过10次循环后，仍有首次容量的91.2%。表2 12V75Ah卷绕式纯铅电池短接试验数据放电时间放出容量与首次容量比与额定容量比时分秒初始容量10371779.66100.00%106.2%第一次短接后10492181.17101.9%108.2%第二次短接后10422680.30100.8%107.1%第三次短接后10322179.0499.2%105.4%第四次短接后10273478.4498.5%104.6%第五次短接后10202677.5597.4
11、%103.4%第六次短接后1033875.4594.7%100.6%第七次短接后1044875.694.9%100.8%第八次短接后9493173.6992.5%98.3%第九次短接后9463673.3292.%97.8第十次短接后9411272.6591.2%96.9%卷绕电池各倍率的曲线卷绕电池各倍率的曲线 4）卓越的大电流放电性能 由于卷绕式纯铅电池极板厚度只有1mm，同样体积内，电积表面积大，内阻极低，电池具有优秀有高倍率放电能力，图示电池1C放出额定容量的80%以上。5）良好的低温下充放电性能（1）如图所示，在-40卷绕电池的放电能力比普通电池高50%以上。（2）低温充电能力 在-2
12、0 采用10h率放电到10.8V，同时在此温度下以恒压14.4V，限流0.2C进行充电12小时，连续进行3次，电池平均充电效率可达到95%卷绕式纯铅电池由于充电效率高，发热量小，且电池散热面积为普通平板电池的1.5倍。下图所示，电池采用0.01C10放电至终压，后再采用0.01C10充入放出容量的100%，充电结束后再进行二次放电，充电效率可以达到95.14%。6）散热性好，发生热失控的可能性小从图中来看,电池在65高温下采用14.1V连续充电70天,电流值仍保持在安全范围内（只有1/50C）,说明该电池在高温下发生失水热失控的可能性很小.7）优秀的高温浮充性能8）良好的高温循环性能 在50环
13、境下，50%DOD循环寿命可达到20个周期，共600次循环，见图所示：大循大循环环数数额额定容量：定容量：%0369121518210.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0%50%DOD50循循环曲曲线 纯铅卷绕电池在国外通信行业中的应用较多，尤其是在室外站中，但由于价格及认识问题，在国内应用较少，双登集团通过自主开发，已获得授权发明专利2项，实用新型专利9项，申请公开发明专利4项，并建立了自动化批量生产线。2 2、应用案例、应用案例1）户外电源系统 电池使用于室外电源系统的主要优势:在-535范围内，产品寿命变动小于5%；与普通铅酸电池的使用方式可通用,不需要做
14、额外的改动与投入;恶劣条件下的高可靠性与高安全性;自2008年以来，广西联通(室外基站)黑龙江移动浙江移动、联通(室外基站)均有应用湖南移动（室外基站）等省份均开始在户外直放基站使用。如前面所提及的，卷绕电池在高温下，结构的优势使电池不会出现因鼓胀、失水而失效，在经常停电、环境恶劣的户外站有较大的应用价值。浙江移动应用案例：湖南移动户外地埋防盗式应用广西联通在户外一体化电源中应用太阳能路灯上的应用太阳能路灯上的应用海南海南2.2.高功率高功率UPSUPS应用应用 卷绕电池具有更平稳的高输出电压，更高的功率密度。因为电池极低的内阻，不管是中倍率放电还是高倍率放电都表现出平稳的高输出电压。在高功率
15、应用时，放电时间比同容量普通电池高1倍以上。同时电池还可以进行快速充电，45分钟内可充入95以上的电量。是市场上唯一实现快速充电的铅酸电池。由于电池的以上特点，电池也可以广泛应用于各种备电时间在30分钟以下的高功率型UPS。并也可将电池的额定容量减少50%，实现资源的保护。45分钟分钟=95%电量电量 我公司卷绕电池在高功率我公司卷绕电池在高功率UPSUPS中的应用中的应用江苏某客户240V，UPS系统我公司卷绕电池在高功率我公司卷绕电池在高功率UPSUPS中的应用中的应用新疆某客户3.油机起动应用12V50Ah卷绕电池取代了原有的12V200Ah电池柴油机12V92TA 540Hp起动性能优
16、于200安时富液电池无需注水仅重17.2公斤，大小和重量仅为原来200安时富液电池的三分之一双登卷绕电池型谱四、双登卷绕电池配套设备汇报我公司拥有国内首家卷绕电池自动生产线我公司拥有国内首家卷绕电池自动生产线1、厂房 厂区建筑面积16万m2，总投资12亿，其中卷绕电池生产为全自动生产线，共两条。2、设备 设备定位为全世界最先进的铅酸蓄电池生产设备。从美国购置连铸连轧生产线、连续双面涂片机；从英国购买全自动组装线；从德国进口全自动真空注酸机；智能化成充放电机；配套自行设计的自动卷绕机、无动力全密封化成线、自动包装线等设备478台套。电池生产设备电池生产设备 美国美国沃尔兹板栅连铸系统沃尔兹板栅连铸系统 意大利进口极板意大利进口极板连涂系统连涂系统 全自动全自动组装线组装线 化化成系统成系统英国英国TBSTBS铸焊机中的卷绕电池极群铸焊机中的卷绕电池极群英国英国TBSTBS全自动穿壁焊机全自动穿壁焊机德国德国CMWCMW全自动真空注酸机全自动真空注酸机 对于通信行来说，整个系统的运行稳定性及可靠性是核心关注点。而整个系统的运行稳定性及可靠性的根源又在于电源供应的可靠性，蓄电池作为电源供应保障的一个关键环节，其重要性不言而喻。卷绕式纯铅电池温度适应性好，寿命长、可靠性高、性价比适中，是通信室外一体化电源理想的选择，具有明显的经济益效。谢 谢！