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免维护的动力铅酸电池

发布时间:2021-09-28

       铅酸动力电池的应用历史长,技术成熟,是目前大量生产供应的动力电池,其优点是生产成本低,缺点是比能量低。一辆电动汽车一次充电的行驶里程也就100千米左右。一项有关美国私人汽车日行程的调查表明,每台汽车行程在160千米以下的均占90%,行程在240千米以上甚至更高的占10%。据此有人提出提高铅酸动力电池的比能量,使一次充电的汽车能够达到160千米以上。同时,研究铅酸动力电池快速充电技术,就可以满足大多数城市中心区短途行驶及交通用电动汽车的要求。为此,1992年由国际铅锌阻值联合世界铅蓄电池制造厂商成立的“先进铅酸电池联合体”定了蓄电池的研制目标:比能量要求50瓦时/千克(一次充电行驶160千米);比功率达到150瓦时/1千克;循环寿命≥500次;快充性:50%为5分,80%为15分。5项指标中,价格及比功率都具备,因而改进的助攻方向是比能量、循环寿命及快速充电3项指标。

       1998年先进铅蓄电池联合体公布的报告表明,通过研究改进,阀控式铅酸蓄电池的比能量有望提高改进前的2倍,循环使用寿命有可能提高到原来的10倍,儿充电时间缩短一个数量级。我国电动车用密封铅酸动力电池研究发展目标分为2个阶段:第一阶段的标称电压要求达12伏,标称容量150安时,水损失≤5克/安时,高倍频放电能力≥2次,循环使用寿命≥750次(75%DOD),比能量30~40瓦时/千克,第一阶段要求电池总体性能得到提高;第二阶段要求改进电池的循环使用寿命(在80%DOD情况下)达到600~800次,并要求比能量适当提高至40~50瓦时/千克左右。

       为了改进铅酸动力电池的性能,人们广泛采用免维护电池技术。免维护电池使用方便,并开发出胶体电池,也是铅酸电池范畴的二次电池,它依然采用密度为1.28克/立方厘米的硫酸水溶液,其中添加了Na2OSiS2电解液,使之呈胶体状乳白色的凝胶,构成胶体电解质。胶体的状况随着温度和电磁的作用而变化。当电池放电时,胶体的凝聚性会更明显;当温度降低时,胶体内部溶液扩散迁移及传导性变差,内电阻增加。当温度升高到30℃以上,外施单格电压超过2.6伏,要产生充电气泡,充电时间过长,温度过高,特别是单个电压超过2.7伏,胶体长城会发生水解,放出大量的H2和O2,并伴有硫酸和水外溢,胶体变成液态。如果及时停止充电,降低温度,去掉外电压,胶体还可重新恢复。胶体电池的性能、价格与铅酸电池差不多,只是由于胶体电解质具有不易渗透性,能保证电源使用的可靠性,即使电池壳体产生了裂纹也可继续使用。由于电解质中有H2和O2存在,在极板硫化过程中会产生硫酸铅、硫钠结晶,从而防止了极板生成粗大的硫酸铅结晶体,使极板不易硫化,容易再次充电活化,不易丧失极板的多孔性,还能防止正极板上生出尖锐的硫酸铅突起,避免各班被刺穿形成极板间的短路,从而使胶体铅电池的寿命比以前提高了4倍以上,并且在温度为-30℃~50℃条件下仍能很好的工作,而且性能相当稳定。

       目前铅酸动力电池已经广泛使用在电动自行车上,胶体免维护铅酸动力电池对我国电动自行车行业的迅速发展起到关键性的作用,其功不可没。然后,铅酸动力电池在电动汽车上试用仍然不够理想,试车结果很难达到预期目标。面包车采用20只12伏/150安时电池组,最高时速可达80公里,一次充电行驶120千米以上;小轿车采用10只12伏/150安时电池组,车速与一次充电行驶里程和面包车相同。作为车用的动力电池,动力铅酸电池终将退出历史舞台。

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