動(dòng)力鉛酸電池儲(chǔ)能蓄電池發(fā)展歷程

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1、鉛酸電池特點(diǎn)分析　　發(fā)展成熟，性能較差。鉛酸蓄電池時(shí)應(yīng)用歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟、成本最低廉的蓄電池，已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用；但它比能量低，自放電率高(放電時(shí)電壓和性能下降)，循環(huán)壽命低，鉛的重量大，而且鉛作為重金屬在生產(chǎn)和回收過(guò)程中可能產(chǎn)生環(huán)境污染。目前鉛酸電池主要用于汽車啟動(dòng)時(shí)的點(diǎn)火裝置，以及電動(dòng)自行車等小型設(shè)備的動(dòng)力電池；用作汽車動(dòng)力電池的可能性基本被排除。鉛酸動(dòng)力電池??鉛酸動(dòng)力電池的應(yīng)用歷史最長(zhǎng)，技術(shù)最成熟，是目前大量生產(chǎn)供應(yīng)的動(dòng)力電池，其最大的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，最大的缺點(diǎn)是比能量低。一輛電動(dòng)汽車一次充電的行駛里程也就100余公里。一項(xiàng)美國(guó)私人汽車日行程的調(diào)查表明，每天

2、汽車行程在160公里以下的約占90%，其余10％的人日行程在240公里以上甚至更高。有人據(jù)此提出提高鉛酸動(dòng)力電池的比能最，使一次充電的汽車能夠達(dá)到160公里以上。同時(shí)，研究鉛酸動(dòng)力電池快速充電的技術(shù)，就可以滿足大多數(shù)城市中心區(qū)短途行駛及交通用電動(dòng)汽車的要求。為此，1992年由國(guó)際鉛鋅組織聯(lián)合世界鉛蓄電池制造廠商成立的“先進(jìn)鉛酸電池聯(lián)合體”制定了先進(jìn)蓄電池的研制目標(biāo)：比能量要求50Wh/kg-1。(一次充電行駛160km)；比功率達(dá)150W/kg-1；循環(huán)壽命≥500次；快充性：50％-5min，80%-15min。5項(xiàng)指標(biāo)中，價(jià)格及比功率都具備，因而改進(jìn)的主攻方向是比能量，循

3、環(huán)壽命及快速充電3項(xiàng)指標(biāo)。(1)提高比能量的主要方法：一是減輕板柵重量，提高鉛鈣含量中錫(sn含量0.5％-1％)的含量就可以增強(qiáng)板柵耐腐性及抗蠕變強(qiáng)度；二是提高正極活性物質(zhì)利用率，在正極活性物質(zhì)中添加吸酸能力強(qiáng)的添加劑(如發(fā)泡聚丙烯)可以提高正極活性物質(zhì)利用率的10％。(2)循環(huán)壽命，有四種方法可以提高循環(huán)使用壽命：[Ⅰ]板柵合金采用錫含量高的鉛鈣合金，可以克服因板柵蠕變而造成的早期失效；[Ⅱ]防止極板膨脹，加大極板法向壓力，從8kpa增至40kpa，可使循環(huán)壽命由200次提高到700次；[Ⅲ]合理的充電制度，特別是掌握后期的充電量及充電速，保證充足電；[Ⅳ]改進(jìn)負(fù)極膨脹劑

4、，避免負(fù)極活性物質(zhì)海棉狀鉛的硬化。(3)快速充電，快速充電技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的充電性能不好的狀況已有所改變，多數(shù)閥控式鉛酸動(dòng)力電池可以承受快速充電制度(50%??Soc，5min；80%??Soc，150min)，而且合理快充電制度及方法，對(duì)電池的壽命不但無(wú)害而且有利。國(guó)外快速充電方法由單組電池?cái)U(kuò)展應(yīng)用到整個(gè)電池組，并且在車載情況下進(jìn)行試驗(yàn)。1998年先進(jìn)鉛蓄電池聯(lián)合體公布的報(bào)告表明，通過(guò)研究改進(jìn)，閥控式鉛酸蓄電池的比能量有望提高到改進(jìn)前的2倍，循環(huán)使用壽命有可能提高原有的10倍，而充電時(shí)間縮短一個(gè)數(shù)量極。目前，先進(jìn)鉛蓄電池聯(lián)合體正在大力支持各有關(guān)方面的研究改進(jìn)工作。我國(guó)在“八

5、五”期間，國(guó)家科委和國(guó)家計(jì)委就把電動(dòng)車用鉛酸動(dòng)力電池的研究和開(kāi)發(fā)列為重點(diǎn)項(xiàng)目予以支持。我國(guó)電動(dòng)車用密封鉛酸動(dòng)力電池研究發(fā)展目標(biāo)分為兩個(gè)階段，第一階段的標(biāo)稱電壓要求12V，標(biāo)稱容量150Ah，水損失(g/Ah)≤5，高倍率放電能力≥2C，循環(huán)使用壽命≥750次(75％DOD)，比能量30-40Wh/kg；在第一階段里，要求電池總體性能得到提高。在第二階段，要求改進(jìn)電池的循環(huán)使用壽命(在80％DOD情況下)達(dá)到600～800次，并要求比能量適當(dāng)提高40-50Wh/kg左右。人們改進(jìn)鉛酸動(dòng)力電池的性能，已廣泛采用免維護(hù)電池技術(shù)。免維護(hù)電池使用方便，并開(kāi)發(fā)出膠體電池，也是鉛酸電池范疇

6、的二次電池，它依然用密度為1.28g/cm3的硫酸水溶液，在其中添加了Na2OSiS2電解液，使之呈膠體狀乳白色的凝膠構(gòu)成膠體電解質(zhì)。膠體的狀況隨著溫度和電場(chǎng)的作用而變化。當(dāng)電池放電時(shí)，膠體的凝聚性會(huì)更明顯；溫度降低，膠體內(nèi)部溶液擴(kuò)散遷移及傳導(dǎo)性變差，內(nèi)電阻增加。在溫度升到30℃以上，外施單格電壓超過(guò)2.6V，要產(chǎn)生充電氣泡，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度過(guò)高，特別是單格電壓超過(guò)2.7V，膠體常常會(huì)發(fā)生水解，放出大量的H2和O2，并伴有硫酸和水外溢，膠體變成液態(tài)。如及時(shí)停止充電，下降溫度，去掉外電壓，膠體還可重新恢復(fù)。它的性能、價(jià)格與鉛酸電池差不多，只是由于膠體電解質(zhì)具有不易滲漏性，能保

7、證電源使用的可靠性，即使電池殼體產(chǎn)生了裂紋也可繼續(xù)使用。由于電解質(zhì)中有H2和O2存在，在極板硫化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫酸鉛、硫酸鈉結(jié)晶，從而防止了極板生成粗大的硫酸鉛結(jié)晶體，使極板不易硫化，容易再次充電活化，不易喪失極板的多孔性，還能防止正極板上生出尖銳的硫酸鉛突起，避免隔板被刺穿形成極板間的短路。從而使膠體鉛電池的壽命比以前提高了4倍以上，并且在-30～50℃仍能很好的工作。而且性能相當(dāng)穩(wěn)定。目前鉛酸動(dòng)力電池已經(jīng)廣泛使用在電動(dòng)自行車上，膠體免維護(hù)鉛酸動(dòng)力電池對(duì)我國(guó)電動(dòng)自行車行業(yè)的迅猛發(fā)展，起到關(guān)鍵的作用，其功