專利名稱：一種使用壽命長的鉛酸電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉛酸電池，尤其涉及一種使用壽命長的鉛酸電池。
背景技術(shù)：
鉛酸電池最早是法國人普蘭特于1859年發(fā)明的，由于其可充電蓄電，廣泛用于如汽車、摩托車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等起動(dòng)、照明、蓄電池車、叉車、鏟車、鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車、通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)控制、風(fēng)力、太陽能等發(fā)電、電能儲(chǔ)等領(lǐng)域。在使用過程中，有各種因素影響鉛酸電池的使用壽命。其中，影響最大的是在充放電開始時(shí)的2-3秒內(nèi)的巨大的電流脈沖，它導(dǎo)致鉛酸電池內(nèi)部極板短時(shí)內(nèi)通過過大的電流，使極板過熱，使鉛酸電池的使用壽命縮短。長期以來這個(gè)問題無法得到妥善的解決，造 成大量的鉛酸電池垃圾污染環(huán)境，不利于環(huán)保。且鉛酸電池造價(jià)成本高，若能延長其使用壽命，也就相當(dāng)于降低了其成本，減少了鉛酸電池垃圾的產(chǎn)生。而且，鉛酸電池的還有另外一個(gè)問題，就是功率密度小，加之受放電電壓的限制，鉛酸電池不允許過沖或過放，這就導(dǎo)致在電動(dòng)力設(shè)備中使用時(shí)，難以滿足瞬間大動(dòng)力需求。作為鉛酸電池的一種替代電池，鋰電池也存在功率密度小的問題。隨著電子器件的發(fā)展和進(jìn)步，超級(jí)電容器作為一種新的儲(chǔ)電電池開始進(jìn)入儲(chǔ)電領(lǐng)域。它具有體積小，容量大，充電速度快、使用壽命長、溫度特性好、無須特別的充電電路和控制放電電路、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件，但在其充放電過程始終是物理過程，并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，因此超級(jí)電容器性能是穩(wěn)定的，可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次，而且和電池相比過充、過放都不對(duì)其壽命構(gòu)成負(fù)面影響。超級(jí)電容器最大的特點(diǎn)是，其功率密度為鉛酸電池和鋰電池的1(Γ100倍，但其也有個(gè)弱點(diǎn)，超級(jí)電容器的能量密度不及鉛酸電池和鋰電池。暫時(shí)還無法全面代替鉛酸電池和鋰電池。若能揚(yáng)長避短，將鉛酸電池與超級(jí)電容器結(jié)合，則將使鉛酸電池?zé)òl(fā)新的生命力。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述鉛酸電池和超級(jí)電容器各自的不足，本實(shí)用新型通過鉛酸電池和超級(jí)電容器結(jié)合，克服其不足而充分發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種延長鉛酸電池或鋰電池等電池使用壽命的方案，為行文方便，下面僅以鉛酸電池為典型說明對(duì)象，其所采用的技術(shù)方案如下一種使用壽命長的鉛酸電池，一種使用壽命長的鉛酸電池，其特征是，鉛酸電池電極兩端并聯(lián)有超級(jí)電容器。運(yùn)用超級(jí)電容器的功率密度高的特點(diǎn)與鉛酸電池或鋰電池結(jié)合使用，在充放電1-3秒的瞬間，就可以吸收或放出巨大能量的脈沖，使鉛酸電池充電或放電
變得平緩。作為上述方案的進(jìn)一步說明，所述超級(jí)電容器為η個(gè)，順序串聯(lián)后再與鉛酸電池電極兩端并聯(lián)，η >2。需要注意的是，由于鉛酸電池的電壓一般比超級(jí)電容器高，為了串聯(lián)保證超級(jí)電容器能安全可靠地工作，超級(jí)電容器串聯(lián)后的總額定電壓不僅要達(dá)到鉛酸電池實(shí)際總電壓值，還要留有安全裕量，一般高出實(shí)際總電壓值10%以上。優(yōu)選地，所述超級(jí)電容器耐壓額定電壓為2. 7V、容量為I法拉以上。由于單個(gè)超級(jí)電容器的最高耐壓是2. 7V，為使超級(jí)電容器耐壓達(dá)到I組鉛酸電池的電壓，通過使用多個(gè)超級(jí)電容器的串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，超級(jí)電容器串聯(lián)后和鉛酸電池并聯(lián)使用，在充放電瞬間，超級(jí)電容器就可以吸收或放出巨大能量的脈沖，使鉛酸電池充電或放電變得平緩，起到延長鉛酸電池使用壽命的作用。與鉛酸電池并聯(lián)后超級(jí)電容器的總?cè)萘?，通過如下計(jì)算公式計(jì)算(單位法拉)式a :總?cè)萘?(最大充電電流X峰值時(shí)間)/ (最高充電電壓-下限電壓)此時(shí)計(jì)算出的電容值，是串聯(lián)后的總?cè)萘?，根?jù)電容器串聯(lián)的計(jì)算公式，相同容易的電容器在串聯(lián)后，其總?cè)萘繛閱蝹€(gè)電容容量的乘以電容總數(shù)的倒數(shù)，反向推導(dǎo)后，即為串聯(lián)回路中每一個(gè)單體電容的容量是上述串聯(lián)回路中電容總數(shù)的乘積。當(dāng)然，計(jì)算所得結(jié)果是最小值，實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)留一定的裕量。由上所述技術(shù)方案可知，相對(duì)于現(xiàn)有的鉛酸電池，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，通過超級(jí)電容器對(duì)鉛酸電池的充放電開始時(shí)的2-3秒時(shí)間內(nèi)的緩沖，吸收或放出巨大沖擊能量，可避免巨大的脈沖電流通過鉛酸電池內(nèi)部極板使極板過熱，使鉛酸電池的使用壽命得以延長，從而還減少鉛酸電池垃圾的產(chǎn)生，有利于節(jié)能環(huán)保。而且，還具有了超級(jí)電容器的功率密度的特點(diǎn)，可以使鉛酸電池滿足瞬間大動(dòng)力需求的電動(dòng)力設(shè)備。

圖I為本實(shí)用新型的電路原理圖。附圖標(biāo)記說明I、超級(jí)電容器 2、鉛酸電池3、充電器。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，圖中示出了本實(shí)用新型的連接充電器時(shí)電路原理，由圖可知，鉛酸電池2正負(fù)極分別與超級(jí)電容器I的正負(fù)極和充電器3的正負(fù)極以并聯(lián)的方式連接。當(dāng)超級(jí)電容器的額定電壓低于鉛酸電池電壓值時(shí)，超級(jí)電容器I表示串聯(lián)的后的若干超級(jí)電容器的等效電路。同理，鉛酸電池I也可以是鉛酸電池組成的電池組的等效電路。用負(fù)載代替充電器3，即為放電狀態(tài)的電路，由于電路圖比較簡單，放電時(shí)的電路不再另外進(jìn)行圖示。下面舉例說明超級(jí)電容器的容量和串聯(lián)數(shù)量的確定實(shí)施例I鉛酸電池I使用4個(gè)12V的鉛酸電池串成電池組，串聯(lián)后的總電壓是48V，每一個(gè)超級(jí)電容器的最大額定電壓是2. 7V，由此可知，需要使用超級(jí)電容器的串聯(lián)的數(shù)量n=48/2. 7，即n ^ 17. 77 (個(gè))，考慮到耐壓裕量，四舍五入后，取η=20。假設(shè)通過前述的式a計(jì)算出的20個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)后的總?cè)萘渴?法拉，則單只超級(jí)電容器的容量=4X20=80 (法拉),取一定的裕量后,選擇100法拉的整數(shù)。實(shí)施例2[0025]鉛酸電池I使用2個(gè)12V的鉛酸電池串成電池組，串聯(lián)后的總電壓是24V，每一個(gè)超級(jí)電容器的最大額定電壓是2. 7V，由此可知，需要使用超級(jí)電容器的串聯(lián)的數(shù)量n=24/2. 7,即n ~ 8. 88 (個(gè)),考慮到耐壓裕量，四舍五入后，取η=10。假設(shè)通過前述的式a計(jì)算出的10個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)后的總?cè)萘渴?法拉，單只超級(jí)電容器的容量=4X 10=40 (法拉),取一定的裕量,選擇50法拉的整數(shù)。實(shí)施例3鉛酸電池I使用I個(gè)12V的鉛 酸電池串成電池組，串聯(lián)后的總電壓是12V，每一個(gè)超級(jí)電容器的最大額定電壓是2. 7V，由此可知，需要使用超級(jí)電容器的串聯(lián)的數(shù)量n=12/2. 7,即n ~ 4. 44 (個(gè)),考慮到耐壓裕量，四舍五入后，取η=5。假設(shè)通過前述的式a計(jì)算出的5個(gè)超級(jí)電容器串聯(lián)后的總?cè)萘渴?法拉，單只超級(jí)電容器的容量=4X5=20 (法拉)，取一定的裕量，選擇25法拉的整數(shù)。由于鉛酸電池的并聯(lián)只影響到電池容量，而不影響到電壓，其計(jì)算方法更為簡單，為節(jié)省篇幅，本說明書不再舉例說明。值得聲明的是，本實(shí)用新型不僅僅可以用于鉛酸電池，對(duì)其它功率密度比超級(jí)電容器小的電池也一樣適用，如鋰電池等。只要用這些電池代替鉛酸電池就落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。根據(jù)上述說明書及具體實(shí)施例并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，經(jīng)過以上說明書的教導(dǎo)和啟示，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變形，也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種使用壽命長的鉛酸電池，其特征是鉛酸電池電極兩端并聯(lián)有超級(jí)電容器。
2.如權(quán)利要求I所述的鉛酸電池，其特征是所述超級(jí)電容器為η個(gè)，順序串聯(lián)后再與鉛酸電池電極兩端并聯(lián)，其中η > 2。
3.如權(quán)利要求2所述的鉛酸電池，其特征是所述超級(jí)電容器耐壓額定電壓為2.7V、容量為I法拉以上。
4.如權(quán)利要求3所述的鉛酸電池，其特征是鉛酸電池額定電壓為48V時(shí)，所述超級(jí)電容器為20個(gè)，所述超級(jí)電容器容量為100法拉。
5.如權(quán)利要求3所述的鉛酸電池，其特征是鉛酸電池額定電壓為24V時(shí)，所述超級(jí)電容器為10個(gè)，所述超級(jí)電容器容量為50法拉。
6.如權(quán)利要求3所述的鉛酸電池，其特征是鉛酸電池額定電壓為12V時(shí)，所述超級(jí)電容器為5個(gè)，所述超級(jí)電容器容量為25法拉。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種使用壽命長的鉛酸電池，其特征是，鉛酸電池電極兩端并聯(lián)有超級(jí)電容器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，通過超級(jí)電容器對(duì)鉛酸電池的充放電開始時(shí)的2-3秒時(shí)間內(nèi)的緩沖，吸收或放出巨大沖擊能量，可避免巨大的脈沖電流通過鉛酸電池內(nèi)部極板使極板過熱，從而使鉛酸電池的使用壽命得以延長。同時(shí)減少鉛酸電池垃圾的產(chǎn)生，有利于節(jié)能環(huán)保，另外，本實(shí)用新型所指的鉛酸電池還可用鋰電池等功率密度相對(duì)超級(jí)電容器小的電池代替。
文檔編號(hào)H01G9/28GK202797188SQ20122012212
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者梁棋行 申請(qǐng)人:佛山市南莊廣昌電器塑料有限公司