标题：发电机专用电池栅设计原则

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发电机专用电池栅设计原则

发电机专用电池（柴油发电机专用蓄电池）采用长方形板栅。传统电池板栅由厚框架和板耳组成，框架内的横筋和竖筋组成网格，板耳用千极板输出输入电流。板栅支撑正、负极板活性物质，在整个极板内传导电流，吸收因发电机专用电池（柴油发电机专用蓄电池）循环使用期间活性物质体积变化（放电期间活性物质体积膨胀，然后再充电期间活性物质体积收缩）引起的机械应力。正板栅应该高度耐腐，以保持板栅筋条横截面积尺寸不变，保证电池能量输出。此外，板栅设计应保证板栅表面和活性物质之间具有良好的电接触和机械接触。

板栅设计的基本要求是板栅筋条（集流体）位置的设计应保证极板欧姆压降最小，保证电流在整个极板中均匀分布，从而保证电化学反应在整个极板内均匀进行。

电流汇集之后通过极板上边框的板耳流出。板栅设计影响极板在大电流放电情况下的欧姆压降。涂音式极板的板栅网格一般为长方 形。发电机专用电池（柴油发电机专用蓄电池）也采用菱形栅格的板栅。这种设计提高了电流向板耳传导的能力，也就是提高了板栅的电流汇集能力。更多竖筋朝向板耳，显著改进了板栅结构。为了缩短电流从极板各个部分到板耳的路径，减小压降，板耳应位于板栅上边框中间点附件。

除了具备足够的电学、机械和腐蚀方面的性质，板栅设计应该保证板栅容易铸造，并且不产生铸造缺陷。双片板栅铸造工艺的产量高，因而被电池工业广泛采用。

为了抵消腐蚀影响，正极板比相应的负极板更厚一些，因此延长了电池使用寿命。负极群组比正极群组多一片极板。只有在一些特殊情况下，两种极群组的极板片数才相等。根据正极群组计算电流密度和电池容量。对于发电机专用电池（柴油发电机专用蓄电池）极板，电池工业采用的典型厚度是负极板为1.0-1.4mm,正极板为1.2-1.8mm。重负荷电池的极板厚度为l.6～2.5mm，而动力电池的极板厚度为3～6mm。

活性物质Pb和Pb02都是导电的，它们将电子从发生电化学反应的部位传导至最近的板栅筋条。在放电期间30%～50％的活性物质发生反应，生成PbS0₄（一种绝缘体）。随后，活性物质（也就是，活性物质骨架）电阻增加，因此活性物质利用率降低，特别是在大电流放电的情况下更为明显。因此，板栅网格内活性物质团块的大小对于极板性能是非常重要的。

研究人员研究了发电机专用电池（柴油发电机专用蓄电池）板栅设计（形状）和活性物质利用率之间的相互关系，试验 板栅分别为4种不同的局部形状：传统的长方形极板、扩展极板、管式极板和含有细钦纤维毡的极板。显示了活性物质利用率系数（以5小时率电流放电）和板栅筋条间距之间的关系。可以发现，随着板栅筋条间距从6mm缩小到0.1-0.2mm,活性物质利用率系 数从25％增加到80%。然而，正板栅腐蚀速率随板棚筋条横截面的减小而增加。因为腐蚀限制了电池使用寿命，显然，板栅设计人员应该致力于寻找活性物质利用率和正板栅腐蚀速率之间的平衡。负极板不存在这种问题，甚至具有导电性的非铅材料也可能用于负板栅。