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從電動汽車發展看鉛酸電池未來趨勢

8月12日,中汽協發布數據顯示,7月中國新能源乘用車與商用車累計銷量為8萬輛,同比下跌4.7%。從長遠來看,7月新能源汽車銷售出現的負增長只是暫時的。8月對于中國的新能源汽車行業而言,意味著汽車銷售不再能過度依賴于補貼。對于市場發展而言,終將依靠需求和有效的供給來驅動,補貼的影響也終將會越來越小。從這個意義上來講,汽車銷售市場必將會逐漸的回歸到正常和理性的發展路線上。

截至2019年7月,我國動力電池2019年的產量累計為49.2GWh,其中三元電池產量累計31.7GWh,占總產量64.5%;磷酸鐵鋰電池產量累計15.3GWh,占總產量31.1%;其他材料電池產量累計2.1GWh,占總產量4.3%。

目前,除了動力鋰電池外,我國動力蓄電池的需求量增長也很明朗。隨著電動汽車的發展,與其配套的鉛酸蓄電池也得到了相應的發展。蓄電池的使用壽命是制約著電動汽車發展的重要因素之一,所以,提高鉛蓄電池的使用壽命至關重要。影響鉛酸蓄電池使用壽命的因素主要包括,與之相配套的充電器、自身質量、用戶使用方式是否正確等。提高蓄電池質量,可以從鉛膏及固化入手,鉛膏添加劑是從事鉛酸電池研究的人員長期研究的內容之一,鉛膏主要作用是改善正極的導電性能,增加正極的孔率,改善負極充電接受能力和防止極板的硫鹽化。多數充電器在指示燈變燈指示充滿電以后,電池充入電量可能是97%~99%。雖然僅欠充電1%~3%的電量,對續行能力的影響幾乎可以忽略,但是也會形成欠充電積,所以電池充滿電變燈以后還是盡可能繼續進行浮充電,這樣對抑制電池硫化也是有好處的。目前,除了動力鋰電池外,我國動力蓄電池的需求量增長也很明朗。電動汽車所用的動力鉛酸蓄電池種類多樣化,包括雙極性鉛酸蓄電池、水平鉛酸蓄電池,以及卷式電池等。雙極性密封鉛酸蓄電池最早是由美國Arias公司開發的,是一面有正極活性物質,另一面有負極活性物質的堅實薄片極板的電池,具有較高的比能量。普通鉛酸電池的極板是豎立著放置的,而雙極性鉛酸蓄電池的電極是平臥著放置的。電極水平臥著放置是為了防止電解液層化,和活性物質剝離,以及便于采用輕量薄形電極基片。通過采用雙極性結構,大大減輕了鉛酸電池的質量,提高了設計效率。如表1,是對傳統的12V12Ah鉛酸電池與雙極性24V12Ah鉛酸電池零件分解質量的比較。

雙極性鉛酸蓄電池與其他蓄電池相比,具有多方面的顯著優點,包括成本低、能量高、容量大、技術安全、不污染環境、不需要維護,以及壽命長等。水平鉛酸蓄電池最早是由美國Electrosource公司開發的,免維護、輕量的水平密封鉛酸電池,比功率較大,比能量也高于普通的鉛酸電池。水平鉛酸蓄電池的專利技術是將玻璃纖維表面冷擠壓鍍覆鉛錫合金,玻璃纖維確保了高的拉伸強度,消除了對鉛添加劑的需求,鉛顆粒結構具有很高的腐蝕阻抗性 。生產水平電池的過程是,將復合鉛絲織成鉛布作為正負極的基極,代替鑄造板柵,減輕了質量,并大大的提高了耐腐蝕性,采用復合鉛絲可減少常規電池所需的67%的鉛。這種電池采用準雙極結構,在一塊平面鉛布上,一邊涂正膏,一邊涂負膏,中間有導電用的鉛絲,并涂有絕緣高分子涂層,以防正負極短路和自放電。水平電池的主要不足是深循環壽命低,研究者正在積極開發提高水平電池循環壽命的方法。水平電池是如今鉛酸蓄電池中發展比較好的,隨著水平電池壽命的提高,必將會在很大程度上提高其作為電動汽車車用動力電池的競爭力。卷式電池最早是由瑞典OPTIMA公司開發,并且在非洲、亞洲、歐洲及南美等多個國家銷售。卷式電池采用電池單元螺旋卷繞技術,將正極板、固體酸和負極板緊緊地螺旋卷繞成卷。正極板采用氧化鉛,負極板采用超純鉛,極板很薄,正負極夾玻璃棉隔板并緊緊地卷繞成卷,可保持穩定的組裝壓力,內阻極低,大電流放電性能較好。卷式電池獨特的螺旋卷繞結構決定了它在抗震動,和沖擊方面的性能要優于平板式的電池。根據測試,卷式電池至少能抗4級震動12h,以及6級震動4h后一點也不損壞,而傳統電瓶則最多能抗4級震動4h,以及6級震動1h后便不能用了。目前,電動汽車所使用的動力電池主要是密封的鉛酸電池,金屬氰化物鎳電池和鋰離子電池是鉛酸電池的主要競爭者。所以,只有進一步從改進柵板合金、采用活性物質添加劑、薄極板、雙性技術、交替技術、卷繞技術等方面進行研究,來提高深放電循環使用壽命,才能提高鉛酸電池的競爭力。雖然鋰電池近年來勢頭迅猛,發展前景廣闊。不過,隨著電池技術的進一步發展,鉛酸電池在未來的市場上依然會具有較強的競爭力。

 

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