动力铅酸电池储能蓄电池发展历程

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1、铅酸电池特点分析　　发展成熟，性能较差。铅酸蓄电池时应用历史最长、技术最成熟、成本最低廉的蓄电池，已实现大规模商业化应用；但它比能量低，自放电率高(放电时电压和性能下降)，循环寿命低，铅的重量大，而且铅作为重金属在生产和回收过程中可能产生环境污染。目前铅酸电池主要用于汽车启动时的点火装置，以及电动自行车等小型设备的动力电池；用作汽车动力电池的可能性基本被排除。铅酸动力电池  铅酸动力电池的应用历史最长，技术最成熟，是目前大量生产供应的动力电池，其最大的优点是生产成本低，最大的缺点是比能量低。一辆电动汽车一次充电的行驶里程也就100余公里。一项美国私人汽车日行程的调查表明，每天

2、汽车行程在160公里以下的约占90%，其余10％的人日行程在240公里以上甚至更高。有人据此提出提高铅酸动力电池的比能最，使一次充电的汽车能够达到160公里以上。同时，研究铅酸动力电池快速充电的技术，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年由国际铅锌组织联合世界铅蓄电池制造厂商成立的“先进铅酸电池联合体”制定了先进蓄电池的研制目标：比能量要求50Wh/kg-1。(一次充电行驶160km)；比功率达150W/kg-1；循环寿命≥500次；快充性：50％-5min，80%-15min。5项指标中，价格及比功率都具备，因而改进的主攻方向是比能量，循

3、环寿命及快速充电3项指标。(1)提高比能量的主要方法：一是减轻板栅重量，提高铅钙含量中锡(sn含量0.5％-1％)的含量就可以增强板栅耐腐性及抗蠕变强度；二是提高正极活性物质利用率，在正极活性物质中添加吸酸能力强的添加剂(如发泡聚丙烯)可以提高正极活性物质利用率的10％。(2)循环寿命，有四种方法可以提高循环使用寿命：[Ⅰ]板栅合金采用锡含量高的铅钙合金，可以克服因板栅蠕变而造成的早期失效；[Ⅱ]防止极板膨胀，加大极板法向压力，从8kpa增至40kpa，可使循环寿命由200次提高到700次；[Ⅲ]合理的充电制度，特别是掌握后期的充电量及充电速，保证充足电；[Ⅳ]改进负极膨胀剂

4、，避免负极活性物质海棉状铅的硬化。(3)快速充电，快速充电技术的发展，传统的充电性能不好的状况已有所改变，多数阀控式铅酸动力电池可以承受快速充电制度(50%  Soc，5min；80%  Soc，150min)，而且合理快充电制度及方法，对电池的寿命不但无害而且有利。国外快速充电方法由单组电池扩展应用到整个电池组，并且在车载情况下进行试验。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到改进前的2倍，循环使用寿命有可能提高原有的10倍，而充电时间缩短一个数量极。目前，先进铅蓄电池联合体正在大力支持各有关方面的研究改进工作。我国在“八

5、五”期间，国家科委和国家计委就把电动车用铅酸动力电池的研究和开发列为重点项目予以支持。我国电动车用密封铅酸动力电池研究发展目标分为两个阶段，第一阶段的标称电压要求12V，标称容量150Ah，水损失(g/Ah)≤5，高倍率放电能力≥2C，循环使用寿命≥750次(75％DOD)，比能量30-40Wh/kg；在第一阶段里，要求电池总体性能得到提高。在第二阶段，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40-50Wh/kg左右。人们改进铅酸动力电池的性能，已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

6、的二次电池，它依然用密度为1.28g/cm3的硫酸水溶液，在其中添加了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场的作用而变化。当电池放电时，胶体的凝聚性会更明显；温度降低，胶体内部溶液扩散迁移及传导性变差，内电阻增加。在温度升到30℃以上，外施单格电压超过2.6V，要产生充电气泡，充电时间过长，温度过高，特别是单格电压超过2.7V，胶体常常会发生水解，放出大量的H2和O2，并伴有硫酸和水外溢，胶体变成液态。如及时停止充电，下降温度，去掉外电压，胶体还可重新恢复。它的性能、价格与铅酸电池差不多，只是由于胶体电解质具有不易渗漏性，能保

7、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、硫酸钠结晶，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，避免隔板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-30～50℃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猛发展，起到关键的作用，其功