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电动车蓄电池发展
发布日期：2010-12-12

一、对蓄电池新产品研发的出发点问题近年来，国蓄电池产品在市场激烈竞争的推动下，新产品不断涌现，其中在极板上改进的有：用拉网板栅做极板、用纤维毡板栅做极板、曲形极板、软性铅布极板、非金属导电材料极板等，总之一个目的想通过各种办法把活性物质的利用率进一步提高，把起导电作用的板栅重量减轻和节省铅耗，同时改进合金配方提高抗腐蚀性能及导电性。另外在电解液上也有创新，如：胶体式、贫液吸附式、富液密封式等，特别在电池结构上创新，如：平板式电池、卷绕式电池、曲板式电池、单体组合式电池等，以上所有创新的新产品有的正计划研发，有的已投入生产，总之，要想使这些新产品进入市场成为能批量生产的商品决不能盲目研发，建议应思考以下 4 个问题，作为产品研发的出发点，供企业参考。 1 首先要考虑产品的先进性。先进性是相对而言的只要比原有的老产品有所改进并表现出优越性，这就是先进性，以上所介绍板栅及配方的各种改进方式，其目的想使铅酸电池内在质量上有一个较大提高，有些产品是从容量上下功夫，把目前重量比能量从 30-35wh/kg 提高至 40-45wh/kg 这就是一种很大的进步。也有的产品在寿命上下功夫，保证新产品比老产品有质的飞跃，但笔者主张使用寿命也不是越长越好，只要提高到市场认可的适当寿命就可以，总之要保持产品有一定的先进性就值得去努力、去研制开发它 2 对新产品研发要考虑具有针对性。产品的针对性是针对市场需求而言的也就是当今研制的新产品一定要有市场需求，不然它再先进没有市场就成不了商品，更谈不上有效益。主张 “ 对症下药 ” 新产品开发设计思想，如：起动用蓄电池产品极板的改进不以改进深放电性能为方向，动力用蓄电池产品的极板，不以提高大电流起动放电性作为改进方向等。 3 要考虑新产品工业化生产的可行性。产品开发需解决工业运行的可行性，这个问题过去人们还不太重视，有不少厂家在小批量投入生产时质量可保证，但一旦批量生产问题很多，例如： 1994 年已有企业开发成 “ 曲板电池 ” 新产品，前后相隔五年才有样品鉴定。这时间主要精力是解决工业运行的问题，直到现在因所研发的专用设备没得到正常运行，批量生产仍不能落实，手工作业质量不稳定成本高，所以新产品商品化就成了空话，希望在开发研制新产品的同时要研究生产工艺及装备。 4 新产品生产中的经济性。当今市场竞争如此激烈的情况下，节约产品成本就成为当今新产品研发的重点之一，任何一种商品在保证性能与质量的前提下，节约生产成本就是努力方向，所以并不是因中国劳动力价格低，用人工操作生产就能节约成本，实际上还不存在效率问题与质量问题，加上有铅作业的特殊因素，所以选择机械化、自动化的生产方式，对批量生产的产品而言应该是最经济的对一种新产品的开发，应在每道工序上精打细算才行。只有考虑到产品生产中的经济性和产品设计时为机械生产创造条件，才能使新产品节约生产成本，激烈的市场竞争中立足取胜。以上 4 个特性正是蓄电池新产品研发的基本点。二、对现有产品的改进与相关工艺的改进问题长兴现有产品应该说品种齐全，总体上说，除了电动车辆蓄电池产品已处于水平之外，其它类产品与全国同类产品相比，水平上和质量上各有缺点，所以很难提出更加具体和针对性强的改进，下面就近几年来蓄电池行业对产品改进的发展趋势，以及笔者的设想作为一种意见供参考。 1 铅粉控制质量的改进行业对铅粉的使用开始比较倾向于细铅粉，即视比重在 1.2-1.4 左右，因为细铅粉比粗铅粉表面积大，对蓄电池极板活性物质利用率提高有利，同时铅粉是否用 99.99 ％纯度也提出新的挑战。纯铅中加入其它元素来提高极板的孔率及导电性应该说是一条很好的改进途径，为此笔者比较倾向采用熔化方式铸成铅粒送铅粉机的工艺，因为它便于在铅粒内加入其它元素，如果老式的铅粉机生产不出细铅粉，可在主机出粉口增加 “ 粗粉返回装置 ” 来解决，这些改进措施有利于新产品的研发。 2 铅膏配方的改进改进铅膏的配方一直是全行业非常关注的课题之一，因为铅膏就是蓄电池的活性物质也是电池容量多少的基础，当今蓄电池产品设计的活性物质的利用率在 30%-40 ％左右，与理论上差距较大，所以设计人员均在如何提高利用率上不断地努力，如：膏中加入导电材料，纳米技术的运用等均是这个目的同时蓄电池的寿命长短也取决于膏的硫酸化，强化铅膏与板栅的结合力，减少铅膏脱落，不少厂家均在铅膏配方内加入纤维，如果加入的纤维又具有导电能力的话，这就能使新铅膏配方起到减少内阻又能延长蓄电池的寿命的双重作用，因此一批新型添加材料出现也是行业发展的趋向。目前行业中提高膏的视比重和酸量及高温合膏生成四价式硫酸铅等措施也开始应用。这些改进都可以作为目前产品改进的参考。 3 板栅的改进板栅的改进是当今蓄电池行业主攻方向，板栅的改进分二类，一类是以改变材质及合金成分为主，其中有碳纤维、玻纤维和导电塑料外包铅的识成铅布为板栅，另有运用稀土材料配制成稀土合金作板栅。另一类以改变形状为主，现出现的纤维板栅、拉网板栅、压网板栅、铅网板栅、电沉积板栅、铸管式、袋式等新型板栅，以上这些板栅的改进都只有一个目的要减轻板栅重量，提高板栅的抗腐蚀程度，提高导电性减少内阻。总之，提高极板中的膏与板栅的重量比，从常规重量比 6 4 提高到 7 3 从而降低铅耗、节约成本。这些板栅的改进均是当前蓄电池产品改进的方向。以上众多的改进，笔者认为具有工业化运行批量生产的改进是稀土合金作板栅、压网法板栅、铜网板栅及压铸板栅等，这些改进板栅做成的蓄电池肯定在质量上优于老产品，下面还将介绍几种新型板栅，可以供现在产品性能改进作参考。 4 隔板的改进目前行业上使用的隔板品种越来越多，有 PVC PP PE 和橡胶，纤维纸桨以及为配套密封电池用的 AGM 隔板，隔板的主要作用除了隔离正负极板短路并使电解液通过完成电化学反应外，另外作用是减少活性物质脱落，对密封电池中的 AGM 隔板还需具有吸附尽量多的酸量的作用，还需提高表面积，帮助被阴极吸收氧气合成水的作用。可以考虑在隔板紧贴极板的一面增加一层导电材料，使极板能减少内阻的作用。所以对隔板的改进和要求会越来越高，当今，可以提高蓄电池寿命的袋式隔板已在蓄电池产品中应用，并不断扩大，对隔板的改进希望在隔板生产厂来研发，并满足蓄电池厂新产品研发所需。 5 电解液的改进铅酸蓄电池的电解液，以硫酸为主，纯度提高，影响到电池存放周期，为了减少电池自放电，有些企业产品中采用了试剂纯硫酸。电解液用液体式还是固体（胶体）正是当今改进方向，因为固体电解液虽在大电流放电性上不如液体，但固体电解液蓄电池不会倒流出硫酸，加上产品密封性好，电池使用后期不会因缺电解液而影响容量，并在防止活性物质脱落上延长了电池寿命，所以优点很多，因此一些密封型蓄电池产品已逐步推广使用固体电解质，同时，电解液内加入减少内阻的添加剂也能改善固体电解液的大电流放电性能，所以研究它仍具有提高产品性能和质量的好处。目前除了采用先配成胶体电解液后再直接灌入电池外，还有用无水硅胶磨成粉再灌入电池后加入硫酸解决电解液固体化的问题。 6 蓄电池形状和结构的改进行业中已经出现拉网电池、平板电池、曲板电池、铅布卷绕电池以及单体组合电池等。这些改进有的可以减少电解液比重的上下分层，有的可以提高极板表面积，有的可以延长蓄电池循环寿命，有的对发展新型高电压（ 36V 汽车用蓄电池（暂称 “ 起步用蓄电池 ” 指出了改进方向，然而蓄电池的形状变化是通过电池内部极板形状改变来决定的总之一个目的想提高电池容量，减轻电池重量，提高电池比能量，从而又不能影响寿命等都将是产品研发的方向。

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