启动型铅酸蓄电池的研究开发_王庆诏

20 世纪我国铅酸蓄电池取得的主要进展 , 可以归纳为以下 两点 。 (1)理论上的进步 阴极吸附反 应理 论 , 成 功应 用 于铅 酸蓄 电 池的 设计 制 造 中 。这是传 统理论的突破 或确 切地说 是对 传统 理论的 重要 补 充 。通过贫液设计和 提高电池内压 , 使 得电池在 充电过程中 产 生的氧气能被阴极 吸收 , 又 还原 成水 , 完善 了氧 循环的 必要 条 件 , 这样使得电池活性物质与所需的电 解质之间 达到了较稳 定 的平衡 , 从而使电池的 完全 密闭 化成为 可能 , 为 使其能 像其 它 化学电源那样理想地 、完美地适用于各 类工作环 境创造了基 本 的条件 。 (2)技术上的进步 电池结构的创 新或 改进 , 如 单体之 间的 穿壁焊 接 、极板 薄 型化 、密 封 电 池 结构 设 计 等 ;新 材 料 的 开 发 应 用 , 如 聚 丙 烯 (PP)、改性聚苯乙烯(ABS)的应用 , 超低锑合 金的应用 、无锑 合
电池 内 部 结 构 :单 格 极 群 配 组 11 片 , 6 正/ 5 负 , 聚 乙 烯 (PE)袋式隔板包封负极板 , 正负极群总质量 1 960 g , 另加隔 板 质量 65 g ;极板为 中间板耳 结构 , 较好 地提 高了 电池大 电流 放 电和耐振动 性能 , 并改 善了装 配的 工艺 性 ;板栅 均为 Pb-Ca 合 金拉网板栅 。 正板 栅 60 g/ 片 , 活性 物 质 110 g/ 片 ;负板 栅 41 g/ 片 , 活性物质 118 g/ 片 ;各种铅零 件 、汇 流排总 质量 1 134 g 。 电池单格间 以穿壁工艺连 接 , 最终 的正 、负端 极柱(汇流排)与
电池(总量) Bat tery(in t ot al)
正负极板铅膏(总量) Lead past e for positive and
negati ve plat es(in total)
内外许多厂家都试图 将其应 用在 汽车启 动使 用上 。 广 东某 企 态指示器 , 随时提醒司机电池的充电状态 , 避免过放电的发生 。
业就是其中之一 , 他们作了大量的试 验和实车 运行 。 开始阶 段 电池的确表现了良好的性能特点和免维护 特性 , 但随着时间 的 推移 , 启动能力减弱 、灯光暗淡 、充不 进电等问 题陆续发生 。 将 不能使用的电池 取下 解剖 , 90 %以上均 为电 液干涸 , 虽 也有 少 数电池使用寿命达到 2 a 左右 , 但这种 产品在 启动用 市场遇 到 的挑战是无 可 置疑 的 。 干 涸的 原 因 , 一是 出 在电 解液 的“ 贫” 上 , 二是出在电池工作环境温度的“ 高”上 。
收稿日期 :2002-06-26 作者简介 :王庆诏(1944 —), 男 , 北 京市人 , 高级工 程师 , 主要研 究 方向为铅酸蓄电池 。 Biography:WA NG Qi ng-zhao(1944 —), male, senior engi neer .
金应用 , 新型隔板应 用等 ;新 技术 、新工 艺的 开发 , 如新 高能 配 方 、新化成工艺 、电池化 成工 艺等 ;国际 先进 标准的 贯彻 达标 , 如 VW 75073 、AM 15203 、C 75-2525 等 。 铅酸蓄 电池本身具 备 其它许多化学电源 不可 比拟 的优点 , 如 电动 势高 、放电 电压 平 稳 、内阻 小 , 可用 于 10 倍率 的工 作放 电 、自放 电 低 、可长 期 储 存 、原材料价格低 、来源广泛 、并可回 收再利用 等 。 加上近年 来 取得的重大技术进步彻底改变了铅酸蓄电 池的传统面 貌 , 使 古 老的铅酸蓄电池产业焕发了无限的生机 。 20 世纪铅酸蓄电池所取得的重大科技进步 , 集中体现在哪 里 ? 我们认为主要体现在两大系列产品上 :一是 贫液阴极吸 附 式阀控密封电池系列 ;二是无锑富液式 密封启动 型铅酸蓄电 池 系列 。 它们相同(或相近)之处是使电池达到了“ 免 维护” , 满足 了 市场的需求 ;它们不同之处是 , 前者是贫液 设计 , 应用阴极吸 附 原理达到氧气的循 环 , 从而 完全 实现了 电池 的密闭 , 外 界空 气 通过安全阀完全被 隔绝 , 只 允许 内部气 体偶 尔外排 , 这 种产 品 在使用初期内部压力要高于大气压 , 在 使用过程 中逐渐形成 负 压 , 保持电池正常 工作状 态 。 永 不漏气 , 是 其主 要质量 标志 之 一 。 而后者采用了尽量过剩电解液的设计 , 气体 可以自由进 出 (内外气压基本相等), 只是通过特殊 结构设计 , 通过安 全阀 、滤
Tab .1 Determination results of technological parameters for the Model 74-60 Sb-free flooded sealed lead-acid battery (side terminal)made in USA
电池部件名称 C omponent name
锑富液式密封铅酸蓄电池 。
是完全密封的(即只 透气 、无漏 液), 生 产过 程是 采取二 次热 封
首先应当阐明 , 贫液阀控式密封铅 酸蓄电池 应用于启动 用 工艺来实现的 ;电池内气体是靠wenku.baidu.com盖上 左右两排气(鼻)孔并 经
市场存在先天性的缺陷 。 自贫液阀控式密 封电池问世 以来 , 国 过滤气片后向外排 出 ;电池 第二 单格上 装了 红 、兰两色 荷电 状
该电池各种工艺参数测算见表 1 。
表 1 美国 74-60 型 侧端子无锑富液式密封 铅酸蓄电池 工艺参数测算结果
什么后果呢 ? 因为 水是 比 热 容最 高 的物 质 , 这 个 特征 使 得 水 (或水溶液)能储存 大量 热能 , 因 此能防 止由 于温度 的叠 加 , 造 成物体极端的冷或 热 。 而 在贫液 式(确切 地说 应是 贫水式)电 池中 , 水的上述作用被大大地弱化了 。 启动型蓄 电池大多数 都 安装在引擎附近 , 运行时电池周围的温度 可达 60～ 80 ℃, 平 均 放电温度也在 40 ℃以上 。 这样的环境对于贫液 式启动型阀 控 密封电池 , 就很难适应了 。 由于电池中 没有水溶 液的冷却平 衡 作用 , 在电池内部就容易导致温度不断 提高 , 最终必将导 致“ 热 失控” 发生 , 致使电液干涸 , 电池报废 。 所以贫液 阴极吸附式 阀 控电池虽然 是当前铅 酸电 池中 的高 科技 产品 , 在 U PS 电源 等 众多领域中(放电强度中等 , 环境条件适当)有着 巨大的应用 潜 力 , 但欲将其应用在汽车启动上的设想是很勉 强的 。 我们认为现代启动型 铅酸 蓄电池 的研 究开 发最有 代表 性 的产品是(无锑)富液式密封铅酸蓄电池 。 1 现代启动型铅酸蓄电池的开发实践
Research and development of lead-acid battery for start-up application
WANG Qing-zhao , NI Hao-ping , SHEN Xiu-y ing
(Guangz hou Battery Man uf actu ring Co ., Lt d ., Guangz hou Guangdong 510400 , Chi na)
Abstract :T he Sb-f ree flooded sealed lead-acid bat tery f or st art-up application is the modern developing trend and t he leading product in 21 century at home and abroad .T he mains of technique and technology for developing the Sb-free flooded sealed lead-acid bat tery for start-up application are discussed as w ell as the actual level of t he battery made at home and det ailed disparity .T he point-of-view for the prospect of lead-acid bat tery indust ry , the developing trend of product and the technological problems to be solved are also presented . Key words :Sb-f ree flooded sealed lead-acid bat tery f or st art-up applicatio n ;electroly te-poor cat hode-abso rptive valve-regulated lead-acid(VRLA)bat tery ;Sb-f ree (Sb-poo r)flooded sealed lead-acid battery for drive application ;t herm al runaw ay ;gassing rate ;Sb-f ree effect ;polarization
电源技术
专 题 讲 座
Chinese Journal of Power Sources
启动型铅酸蓄电池的研究开发
王庆诏 , 倪浩平 , 沈秀英
(广州蓄电池制造有限公司 , 广 东 广州 510400)
摘要 :提出无锑富液式密封启动型铅酸蓄电池是 现代启动型铅酸蓄电 池的发展 方向和 21 世纪国 内外市 场的主 导产品 。 结合 开发实践探讨了无锑富液式密封启动型铅酸蓄电池开发的 技术 、工艺要点以 及我国目 前铅酸蓄电 池能够 达到的 实 际水平和具体差距 , 对铅酸蓄电池产业的前景 、产品发展方向 、须重点攻关的工艺课题提出了自己的看法 。 关键 词 :无锑富液式密封启动型铅酸蓄电池 ;贫液阴极吸附式阀 控密封铅酸 蓄电池 ;无锑(少锑)富液式 密封动 力型铅 酸 蓄电池 ;热失控 ;析气率 ;无锑效应 ;极化 中图分类号 :T M 912 .1 文献标识码 :B 文章编号 :1002-087 X(2002)06-0475-05
V ol .26 N o .6 475 Dec .2002
电源技术
王庆诏等 :启动型铅酸蓄电池的研究开发
Chinese Journal of Power Sources
气片等部件应用实现了对电解质的完全“ 密封” 。 永不 漏液 , 是 其主要质量标志之一 。 上述铅酸蓄电池两大系列产品中 , 哪个产品 系列更代表 了
阀控式密封电 池 , 由于 反应 原理的 需要 , 电 解质采 用贫 液 侧端子底座的连接是靠特殊的点焊工艺来完成的 。
式设计 , 即有限的电解质吸附在超细玻璃纤维(AGM)隔板和极 板之中 , 电池槽内无游 离电 解质 , 为了 弥补 电解 质电化 当量 的 不足 , 一般均采用较高的电 液密度(1 .30 ～ 1 .32 g/ cm3)。 粗 略 地看来 , 在阀控 密封电 池中 只有固/ 气两 相 。 没有 液相 会产 生
蚀锈斑 , 观察液面高度 , 尚有 168 mm 。 结构特 点 :侧端 子结构 , 符合 F 1 G 17 标准 , 不 锈钢 蝶形 螺母 镶 嵌在 Pb-Sb 合金 铸 件 中 , 孔径为 26 mm , 两个端柱座是电池壳注射成型后 , 靠特殊 工
现代启动型 铅酸 蓄电池 的发 展方 向呢 ? 答案 是 明确 的 ——— 无 艺将其镶嵌在电池 壳体 上 , 并同 时达到 完全 的密封 ;电 池大 盖