VRLA蓄电池极板设计优化

单体蓄电池里的极板总数一般是奇数。正极板数与负极板数相同因而极板总数为偶数的情况是少见的。不同的设计者可能采用不同的选择：

（1）正极板数为n，负极板数为（n+1）；

（2）正极板数为n，负极板数为（n-1）。

现在以后者为例来谈谈极板设计。

首先是根据式（9-9）确定单体蓄电池的20h率容量C₂₀。如果每一片正极板的容量C₁按C₂₀/n来设计，可能是不够的。C₁可以按下式计算：

这是由于两片边板的活性物质利用率较低的缘故。

进一步确定一片正极板所需的铅粉的质量q₁（g）

式中，C是铅粉的电化学当量（见第三章第五节），g·（A·h）-1；C₁是式（9-10）确定的一片正极板的容量，A·h；η+是铅粉作为正极活性物质的利用率。

铅粉的电化学当量可以取C=4.08g·（A·h）^-1。视极板厚度不同，η+值的范围较大，厚极板仅为0.3～0.4，较薄的极板为0.42～0.55。同样的厚度，负极板活性物质利用率大于正极板。

由式（9-11）确定一片极板的铅粉质量之后，就要进一步求出铅膏的质量，因为一定量的铅粉是在制成铅膏后涂填在板栅上的。质量为q₁（g）的铅粉制成的铅膏的质量P₁（g）不仅依赖于q₁，而且依赖于和膏工序的两个工艺参数——酸量A₁′和铅膏表观密度ρ₁（见第四章第六节）。这里的几个符号都用了脚标1是为了表示正极板的有关参数，后面的负极板用脚标2。

式中，K_p是铅膏常数，可取K_p=1.13。由式（4-12）可以求出铅膏的体积V_p（+）(www.xing528.com)

这里必然涉及板栅的设计。要求设计的板栅的内部几何空间V_i（+）与空间系数k₁的乘积等于V_p（+），即

V_p（+）=k₁V_i（+）（9-13）有关讨论在第二章第八节中已有阐述，这里不赘述。

负极板的设计思路是一样的。每片极板的容量C₂由下式确定：

如果考虑到VRLA的密封反应效率，要求负极的容量或活性物质是过量的，C₂可以取稍大于式（9-14）确定的值。

容量为C₂的极板需要的铅粉质量为q₂（g）。q₂由下式确定：

这里_η-是铅粉作为负极活性物质的利用率。C是铅粉的电化学当量。由q₂（g）铅粉制成的铅膏的质量P₂（g）由下式确定：

式中，A₂′、ρ₂分别是负铅膏酸量和负铅膏表观密度。负铅膏的体积V_p（-）则由下式确定：

这里V_p（-）的值应当与负板栅设计符合一致。负板栅的内部几何空间V_i（-）与空间系数k₂的乘积应等于V_p（-），即

这里涉及正、负极活性物质的质量比率的问题。正极活性物质的质量应多于负极是没有疑问的。传统的起动用铅酸蓄电池正、负极活性物质的质量比率较大，有些厂家取1∶0.8或更大。对于VRLA，应考虑到氧循环和密封反应效率，这一比值的取值可以小些。另外，作为紧装配的VRLA，尤其是小型的，极板相对较薄，正、负极板活性物质利用率的差异会缩小，还有一些工艺方法也可以提高正极活性物质的利用率。应当根据实际情况特别是活性物质利用率的实验数据值来确定正、负极活性物质的质量比率。