新型36V/42V一体化动力电池设计

1 引言

为满足汽车用电器增加的需要，汽车电池由12 V/14 V向36V/42 V 系统转换已成国际趋势。

北美、欧洲、日本等已明确电源系统转换的进程，要求到2020年汽车电源系统新车转换率为100%。我国也正在出台相关政策，电动车电池随着市场的要求不断提高以及现行使用环境要求其更新换代，都为36 V/42V一体化铅酸蓄电池提供了广阔市场空间和更高的技术要求。36V/42 V一体化铅酸蓄电池结构设计采用独特的电池内连接方式，考虑到最大限度地降低电池内阻和增加电池散热面积，以提高电池充电接收能力和减少热失控的隐患，并通过采用灌注胶体电解液、内化成生产工艺和铅钙稀土合金板栅而提高了电池各单体的均一性和寿命，是代替现有12 V电池的理想电源。

2 电池结构及关键零部件设计

电池槽采用2×9 格结构设计方式(普通电池采用2×3 结构)，便于电池两边散热，减少电池充电热失控的可能性;电池盖极柱采用铜芯内连接设计方式，以减少电池内阻和避免连接线正负相碰引起短路打火。

电池结构设计见图1～6。

图1 电池中盖

图2 电池槽

图3 铜芯端子图

图4 电池外形图

图5 电池内连接图

图6 放射型板栅设计结构图

3 设计及关键工艺技术特点

(1) 采用36 V 一体化电池设计和全新的极群焊接内连接方式，(普通电池是以导线将极群单体连接而成)，克服了因电池组合产生的外电路故障和电阻不一致的现象，电池组阻抗减小，功率特性提高，也减少了因电池一致性而发生的提前失效。同时一体化设计使电池体积减小，体积比能量提高，安装更方便。电池的性价比得到充分提高。

(2)极柱采用铜芯连接方式外在上面加活动塑料插盖以保护极柱防止正负相碰打火，同时铜芯的连接方式减少了电池大电流放电的电压降。

(3)极板采用薄型和放射型筋条设计方式，增加了电池大电流启动电压降，提高了活性物质利用率，电池的重量比能量得到大幅度提高。

(4) 电池正极板栅采用铅钙稀土合金、高温固化和内化成生产工艺，隔板采用玻璃纤维隔板配合电池紧装配，电解液采用灌注低酸密度胶体电解液提高了电池大电流充放电能力，减少了电池使用过程中的失水，降低了电池内阻，同时也提高了电池使用寿命。

(5)采用负极板活性物质过量设计，提高电池低温大电流充放电能力和延长电池负极使用后期寿命。

4 结论

36 V一体化动力电池通过合理的结构设计有效地降低了电池内阻和连接接触电阻，降低了电池放电特别是大电流放电时的压降，提高了电池大电流充放电能力。

结合先进的工艺技术有效提高了电池重量比能量和深循环寿命，适用于新型动力电源系统用电池，是代替现代12 V 系列铅酸蓄电池的优良替代品。其设计数据及测试结果与欧美相关情况对比详见表1。该产品是一种36 V/42 V新型高效动力电池结构的设计和工艺的有机组合。

表1 36 V20 AH电池相关结构设计数据及测试结果与欧美数据比较