鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：4581次 | 2019年03月27日
膠體蓄電池適用于電動(dòng)車輛
電動(dòng)自行車的電池性能要求是多方面的，但最主要的是兩項(xiàng)指標(biāo)：續(xù)駛里程和循環(huán)壽命。
2000年初，筆者發(fā)表了膠體蓄電池適用于電動(dòng)車輛一文，弓I起了蓄電池和電動(dòng)車開發(fā)廠家的興趣和關(guān)注，紛紛來電來信及來人了解詳情，安排試用和商談合作事宜。多年前就與我們合作的廠家、我們產(chǎn)品的用戶及新近的合作者都想進(jìn)一步了解膠體蓄電池的作用機(jī)理。本文就此談?wù)勛约旱拇譁\認(rèn)識(shí)，并希望共同探討。
為了文字簡(jiǎn)練，我們將膠體蓄電池寫作Gel電（上接第14頁(yè)）電極上物質(zhì)的還原和氧化。過充失7水氣體的產(chǎn)生使極板深處和遠(yuǎn)離電極集流體的物質(zhì)進(jìn)一步進(jìn)行還原和氧化，形成活性物質(zhì)，增加電池容量。在充電至水開始較大量分解的電位時(shí)（12V電池約為15.），電池約被充入60%~70%的額定容量。在以后的充電過程，包括分階段減少電流的充電，都是在較大量水分解析氣下進(jìn)行的，其充電效率約為10%~15%.這一過程可以認(rèn)為是氣體產(chǎn)生過程是電極深處和遠(yuǎn)離集流體的物質(zhì)進(jìn)行還原、氧化的“開拓者”，或“掘進(jìn)者”。當(dāng)然也可以認(rèn)為深處和遠(yuǎn)離集流體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和水分解反應(yīng)伴隨著發(fā)生。
5結(jié)論用生極板制造的密封鉛酸蓄電池，采用內(nèi)化成方法化成，其充電容量要達(dá)到額定容量的5~6倍。過充4~5倍額定容量的電量是必要的。
過充失水，產(chǎn)生氣體，有利于電極深處和遠(yuǎn)離集流體的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)活性物質(zhì)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
屠志秋、管春堯、戴德、朱明海、王友勇及張日坤等同志參加了試驗(yàn)工作。
池。
1Gel電池的循環(huán)壽命我們所說的Gel電池，并不包括國(guó)內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的性能低劣的產(chǎn)品，而是國(guó)內(nèi)、國(guó)際優(yōu)良的Gel電池，這些產(chǎn)品壽命長(zhǎng)是不爭(zhēng)的共識(shí)。我們舉過大量的例子，現(xiàn)在補(bǔ)充幾例。
1.1最近，我們和一蓄電池廠合作參照牽引型電池的壽命測(cè)試方法進(jìn)行12V―12Ah電動(dòng)自行車電池的壽命試驗(yàn)。用36A恒流充電至145V，恒壓充電55h，后以5（相當(dāng)于20小時(shí)率放電深度為100%）。循環(huán)試驗(yàn)250次時(shí)，Gel電池放電終止電壓仍在12V以上。
1.21999年11月，在曲阜召開的全國(guó)鉛酸蓄電池專業(yè)委員會(huì)擴(kuò)大會(huì)議上，浙江一電動(dòng)車公司負(fù)責(zé)人告訴筆者，上海某蓄電池廠和我們共同制作了Gel電池送至該公司電動(dòng)自行車上試用。用100%深度放電，經(jīng)過250次循環(huán)，容量沒有下降。對(duì)方解釋，估計(jì)容量會(huì)下降10%左右，但騎車感覺不到容量下降。去年7月14日，金輝公司從南京天地集團(tuán)買了5輛36V豪華型大陸鴿電動(dòng)自行車裝上金輝牌Gel電池作騎車試驗(yàn)，使其同AGM電池比較。2000年6月14日，隨意抽測(cè)了一組電池。當(dāng)一職工騎電動(dòng)自行車從家中行駛10km來公司上班時(shí)，我們?nèi)〕鲞@組Gel電池未經(jīng)充電，用5A放電，經(jīng)117min3只電池電壓降至10.51~10.70V之間，均一性很好。該電動(dòng)自行車充電一次約行駛70km，計(jì)入10km的用電量，這組電池A放電仍在135min以上，和初始容量相等。3只Gel電池已使用11個(gè)月，行程約5000km.這次測(cè)試情況和浙江的試驗(yàn)結(jié)果是非常吻合的，說明Gel電池耐深放電循環(huán)使用壽命是很優(yōu)越的。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
我們以前介紹過德國(guó)陽(yáng)光公司用于電動(dòng)汽車的V―160AhDiyfitGel電池用了4a容量還在90%以上中指出：膠狀電解質(zhì)結(jié)構(gòu)阻礙在鉛的表面上PbSO4膜的結(jié)晶過程。因?yàn)镻bSi3的顆粒和PbSO4大小相近，PbSi3顆粒侵入PbS4結(jié)晶區(qū)內(nèi)，破壞了PbS4膜的均勻性，即提高了鈍化層的穿透性，使之松動(dòng)。段萬(wàn)普先生指出，PbS4和PbSi3晶體尺寸相近，會(huì)產(chǎn)生共晶，當(dāng)極板缺水硫化時(shí)，PbS4不能像AGM電池那樣生成致密的結(jié)構(gòu)。PbSi3的溶解度比PbS4大3個(gè)數(shù)量級(jí)，極板重被稀H2SO4浸泡，PbSi3很快被溶解解鈍化膜就呈現(xiàn)疏松多孔、表面積大的活性狀可以猜想，膠體電解質(zhì)抑制和減輕極板上生成PbS4鈍化膜，促進(jìn)了較深部活性物質(zhì)參加電化反應(yīng)，提高了活性物質(zhì)的利用率和電池容量。由于膠體電解質(zhì)減少了極板硫酸鹽化，Gel電池出現(xiàn)了下列現(xiàn)象：（1）解剖使用中或廢棄了的Gel電池很少看到硫酸鹽化；~5a的Gel電池，電解質(zhì)干涸，電壓降為零，補(bǔ)液后充電，能很快恢復(fù)容量；相同的硫酸密度，Gel電池放電時(shí)電壓高于AGM電池，下降也慢；放電后電壓恢復(fù)快，間斷放電累計(jì)容量增大；大電流放電和低溫放電性能好；從作用機(jī)理和大量使用結(jié)果看，國(guó)際名牌產(chǎn)品和金輝牌Gel電池都證實(shí)了Gel電池壽命長(zhǎng)。
3續(xù)駛里程長(zhǎng)及其原理許多電動(dòng)車廠要求做動(dòng)力源的電池容量高，即續(xù)駛里程越長(zhǎng)越好。有些蓄電池廠為了短期經(jīng)濟(jì)效益就將AGM電池極板變薄增加片數(shù)，電解質(zhì)中酸的含量也越來越高，以犧牲壽命來提高容量。這種顧此失彼的辦法是不可能使AGM電池在電動(dòng)車輛上的使用走出困境的。
金輝牌Gel電池在保證壽命的前提下依靠Gel電池的機(jī)理提高Gel電池容量和續(xù)駛里程。
國(guó)外的Gel電池與同規(guī)格的AGM電池相比，容量有所下降，而金輝牌Gel電池初期容量不低于AGM電池，10次循環(huán)后明顯高于AGM電池。以前的文章大量舉證過，現(xiàn)再補(bǔ)充說明。
池用作UPS.和相同尺寸的AGM電池比較，Gel電池5C放電容量、循環(huán)壽命和均一性都明顯優(yōu)于AGM電池。出乎意料的是，兩者開路電壓都是13V.以15A（C）放電，AGM電池一接通電路，電壓就將至12V以下，而金輝牌Gel電池放電近3min電壓仍保持在12V以上。測(cè)電池容量時(shí)以105V為終點(diǎn)，較高的放電電壓意味著放電時(shí)間延長(zhǎng)，電池容量增加。同一種電池，用在相同的電路中，電阻大致相同，較高的放電電壓意味著放電電流增大。電壓增高，電流增大，雙重地增大了Gel電池的放電功率。
我們以前介紹的36V大陸鴿電動(dòng)自行車安裝3只12V―12AhAGM電池最高時(shí)速為22km.金輝牌Gel電池時(shí)速達(dá)32km.后者的爬坡能力也明顯高于前者。這種現(xiàn)象用上述機(jī)理解釋就很自然了。電動(dòng)車電池的放電是時(shí)斷時(shí)續(xù)，電流忽大忽小，這樣間斷、變電流放電有利于Gel電池，使其累計(jì)放電容量增大。這些因素加在一起，使AGM電池續(xù)駛里程為40~45km，而Gel電池為60~75km.用在電動(dòng)車上的金輝牌Gel電池充電一次比同規(guī)格AGM電池多走30%~50%的里程，是可以理解的。
應(yīng)當(dāng)指出，優(yōu)良的Gel電池不僅要有好的膠體電解質(zhì)，而且必須有好的蓄電池應(yīng)用工藝（包括先進(jìn)的膠體灌裝設(shè)備，正確的充電工藝和優(yōu)良的充電器等）。在上述幾個(gè)顯示金輝牌Gel電池高容量和長(zhǎng)壽命使用的例子中，電動(dòng)自行車好的電機(jī)和充電器是功不可沒的。
雖然，AGM電池可以在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)提高，但是，電動(dòng)車輛要求電池耐深放電循環(huán)使用，這是AGM電池先天不足的，對(duì)現(xiàn)在電動(dòng)自行車電池普遍存在使用壽命短的難題難以取得突破性進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)改弦更張。利用Gel電池的先天優(yōu)勢(shì)，代替AGM電池應(yīng)用于電動(dòng)自行車，目前可以保證使用1a.經(jīng)過努力，近期內(nèi)使金輝牌Gel電池在電動(dòng)自行車使用壽命達(dá)到2a左右是可以做到的。
Gel電池具有充電一次行駛里程遠(yuǎn)和深放電循環(huán)使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，這是電動(dòng)車輛最重要的兩個(gè)基本性能，是AGM電池?zé)o法比擬的，所以Gel電池適用于電動(dòng)車輛。可以相信，當(dāng)中國(guó)電動(dòng)車輛廣泛采用優(yōu)良的Gel電池之日便是電動(dòng)車輛騰飛之時(shí)。（下轉(zhuǎn)第27頁(yè)）在常溫條件下，以5小時(shí)率電流放電25h，而后在環(huán)境溫度為（±2）°C條件下靜置12h，恒壓14.4V充電，測(cè)定充電開始經(jīng)過10min后的電流，實(shí)際上就是放出其額定容量的50%.如果極板濕膏量多，電池的實(shí)放容量就大。這樣在按額定容量放電50%的情況下，可能是放出低于50%的實(shí)際容量。這時(shí)在進(jìn)行恒壓144V充電時(shí)，充電接受電流就不易合格，因此在保證電池額定容量的前提下，必須嚴(yán)格地控制涂板過程中的濕膏量，所以我們規(guī)定極板涂片后的極板濕膏量質(zhì)量差為每片±3g這樣才能保證充電接受項(xiàng)目的合格。
3化成硫酸密度對(duì)充電接受性能的影響國(guó)內(nèi)外的資料證明，極板化成過程中的硫酸密度大小對(duì)蓄電池的的初期性能影響是很大的。隨酸密度從1.02到1.08g/cm3逐漸升高，電池的初期性能也逐漸提高。這是由于正極板在密度較高的硫酸中化成活性物質(zhì)組份中卩一Pb2較多的結(jié)果。如果在1.08~1.06g/cm3密度的硫酸中化成極板，電池的初期放電性能和容量均較高，這樣也不利于充電接受能力的合格。而且由于酸密度的提高，延長(zhǎng)了正極板化成好的時(shí)間。如果在1.01~1.02g/cm3密度的硫酸中化成極板，電池的初期放電性能和容量略低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)將化成用硫酸密度定為1.03~1.04g/cm3，這樣既保證了電池的初期放電性能和容量，又使充電接受項(xiàng)目合格，當(dāng)然這是對(duì)一定厚度極板而言。
4鉛膏配方對(duì)充電接受項(xiàng)目的影響對(duì)引進(jìn)的負(fù)極板配方經(jīng)過多次生產(chǎn)工藝嚴(yán)格控制而生產(chǎn)的負(fù)極板進(jìn)行充電接受性能試驗(yàn)，其合格率僅達(dá)到10%，由于BaS4和碳黑對(duì)負(fù)板板的性能影響是眾所周知的，硬脂酸是干荷電負(fù)極板的阻氧劑。我們認(rèn)為這可能是木素磺酸鈉的投入量所影響的。由于木素磺酸鈉這個(gè)膨脹劑的加入明顯提高活性物質(zhì)的利用率，當(dāng)鉛膏中木素磺酸鈉的添加量為0.2%~0.3%時(shí)，活性物質(zhì)的利用率可達(dá)50%以上。這樣在容量放電時(shí)，電池的電壓仍然很高，這樣充電接受項(xiàng)目就不易合格。如果采用原來使用的工藝配方，也就是加0.7%腐植酸的配方制作負(fù)極板，電池的充電接受項(xiàng)目出現(xiàn)驚人的好，N100蓄電池的充電接受電流達(dá)到39A.但用此配方組裝DIN88電池，其30s電壓不合格。這兩個(gè)配方各具特點(diǎn)，說明腐植酸的低溫特性優(yōu)于木鈉配方。而木鈉配方常溫條件下的性能優(yōu)于腐植酸配方，因此為了保證充電接受項(xiàng)目的合格而又能夠保證蓄電池的大電流放電性能，綜合了兩個(gè)配方的特點(diǎn)，又了國(guó)外的鉛膏配方，重新設(shè)計(jì)了負(fù)極板鉛膏配方。用此配方制造的極板裝配N標(biāo)準(zhǔn)電池和DIN標(biāo)準(zhǔn)電池既保證了充電接受項(xiàng)目的合格，又使DIN標(biāo)準(zhǔn)電池大電流放電30s電壓高于9.0V.通過配方試驗(yàn)使我們充分認(rèn)識(shí)了鉛膏配方在解決蓄電池電性能方面的重要作用。特點(diǎn)是有機(jī)添加劑的投入對(duì)蓄電池各項(xiàng)指標(biāo)的影響甚大。
以上是我們?yōu)榻鉀Q生產(chǎn)DIN標(biāo)準(zhǔn)電池的充電接受性能而對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行的探討，當(dāng)然影響因素還有很多，比如電池的結(jié)構(gòu)、隔板的性能等。另外，上述的工藝研究是基于我公司的生產(chǎn)工藝條件而得出的結(jié)論，在不同的工藝條件下也可能得出不同的結(jié)論。
