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胶体密封铅酸蓄电池技术的现状和发展方向

http://www.dykf.com 2008/11/9 电源开发网

Abstract：The current condition and developing trend f colloid-sealing lead-acid battery techique are introduced in this article.

Keyword：colloid-sealing lead-acid battery current condition developing trend

1、前言

　　现在的VRLA蓄电池有两种技术：一种采用AGM隔板，称为AGM技术，在我国日本的一些公司为代表；另一种采用胶体电解液，称为GEL技术，以德国阳光公司为代表。两种技术各有优缺点，上世纪90年代，通信、电力的发展，AGM- VRLA蓄电池发展迅速，市场占有率高，GEL-VRLA蓄电池相对很低（主要价格因素），但进入2000年后，由于AGM-VRLA蓄电池本身具有的缺点，，使AGM-VRLA蓄电池在实际使用中，存在较多的质量问题，GEL技术的研究又活跃起来，现将胶体密封铅酸蓄电池的技术现状和发展方向作一个详细的介绍和简单的展望。

表一用AGM技术和GEL技术所生产的VRLA蓄电池的对比

2、现状

　　1、近三年发表的论文情况
　　　　A、在第九界铅酸蓄电池亚洲会议（论文发表在 J. of Power Source　Vol 107 2002）只有一篇研究胶体技术的文章，该文章在《蓄电池》（2003年2期）上有译文。
　　　　B、在第八界铅酸蓄电池欧洲会议（论文发表在 J. of Power Source　Vol 116 2003），有一篇C&D TECHNOLOGY 发表的使用杂交技术的文章，（已在美国申请专利），在《蓄电池》（2003年2期）上有该会的介绍。
　　　　C、在第八界铅酸蓄电池欧洲会议（论文发表在 J. of Power Source　Vol 116 2003），有一篇关于管式正极板的研究。
　　　　D、胶体蓄电池在军用通信中的运用《蓄电池》2001年2期
　　　　E、硅溶胶和气相二氧化硅配制胶体电解质的研究《蓄电池》2002年1期
　　　　F、胶体蓄电池及其电解质的二氧化硅　《蓄电池》2002年2期
　　　　G、胶体蓄电池特性分析　　　《蓄电池》2002年3期
　　　　H、阀控式铅酸蓄电池胶体技术的进展　《蓄电池》2003年2期
　　　　I、铅酸蓄电池用胶体电解质的比较研究　《电池》2001年4期
　　　　J、电动自行车用胶体蓄电池的开发和寿命研究　《电源技术》2003年5期
　　　　K、凝胶铅蓄电池中凝胶电解质的导电性能　《电源技术》2003年6期
　　2、生产企业和应用情况
　　　　A、国际上的铅蓄电池的大公司几乎都生产胶体蓄电池，如：德国的阳光、哈根，美国的DEKA，Trojan ，Exide， SEC等，但日本的YUASA不生产胶体蓄电池，其UXL系列蓄电池中有胶体成分，其主要作用是为了减轻电解液的分层现象。在应用方面主要在太阳能、动力蓄电池等方面，其市场比较大，价格比AGM的VRLA蓄电池贵20%左右。
　　　　B、在国内的大企业中，有双登、深圳雄韬生产胶体蓄电池，双登的GFM系列采用管式极板，一般采用PVC-SiO2隔板和酚醛树脂隔板，由广东番禺恒达蓄电池总厂的熊鲜明领导的课题组经过三年的研究，开发了二种胶体蓄电池，一种采用AGM隔板，其技术与C&D Technology的技术一样，另一种采用PVC-SiO2隔板，同DEKA的产品一样。
　　但从网站上了解能生产胶体蓄电池和出售胶体电解质的公司不低与100家，关于胶体蓄电池的招商引资、专利技术以及技术转让等也很多。
　　胶体蓄电池在我国的应用非常少，在“光明工程”中也很少应用，今后的运用将越来越多，特别在光伏、动力和电信的野外基站等就必须使用胶体蓄电池。
　　3、技术情况
　　　　A、国外的大公司经过几十年的生产，胶体蓄电池的技术比较成熟，研究的文章相对较少，一般用气相二氧化硅来配制，其性能超过国内许多。
　　　　B、国内的情况：好的我不再讲，这里我讲一些不好的现象。许多生产企业都讲我的胶体蓄电池性能如何如何的好，采用进口技术或从阳光转让的技术等等，这里我举三个真实的个案来说明：
　　有家说采用阳光技术配制的胶体电解质，经我厂化验，其密度为1.38g/ml, 硫酸的重量百分比为46.8%，加入蓄电池中性能如何，我想大家都很清楚。
　　另有一家更有名气，讲了不少高深的理论，加入蓄电池中不能凝胶，说：充完电就凝胶，放电后又变成溶液一样，加胶量同AGM一样，提高性能，靠增加酸的密度，这种蓄电池侧放使用，不知道会怎么办。
　　生产企业生产胶体蓄电池采用一种日本生产的电解液的添加剂（液态二氧化硅）在广东YUASA使用，这里不再多讲，有些还使用常见的硅溶胶。

3、技术发展趋势

3.1 AGM VRLA 存在的问题

　　铅酸蓄电池研究和发展的主要目的： ①取得最大的放电容量和深放电的运用；　 ②经历多次充、放电循环或浮充很长时间后，尽可能能维持最大容量，使之具有好的浮充寿命或循环寿命。
　　（1）、PCL现象和正极活性物质的膨胀: 在极板的垂直和平行方向,由于板栅腐蚀延长而导致极板膨胀,这种渐渐地膨胀将影响板栅和活性物质之间的连接，和导电性。
　　（2）、失水: 过充电时产生O2和H2将减少电解液的体积，使活性物质和电解液失去接触，这个过程将越来越快;对氢过电位有影响的杂质也能影响气体产生的趋势。
　　（3）、电解液分层：进行深放电的使用后的充电过程；硫酸产生于极板之间，在电池底部具有汇集较高浓度的硫酸的趋势。因为它比稀酸具有更高的比重，在不同高度的分布将由于扩散作用或者过充电产生大量气体而消除。
　　（4）、不完全充电：不管是由于不好的充电制度，还是由于防止极化所产生物理变化的结果，后来的放电将减少。
　　（5）、腐蚀：腐蚀层将导致电阻的上升，高的电阻将导致电流减少。传统的富液式动力电池能防止几种基本的故障基于以下原因：
　　（Ⅰ）：正板栅的Sb能防止蠕变，管式极板能阻止正极活性物质的膨胀和脱落。
　　（Ⅱ）：水的损失将增多，但可以通过补充而得到。
　　（Ⅲ）：分层将由于气体的移动而消失，同时负极的不完全充电将得到恢复。
　　（Ⅳ）：板栅腐蚀成为电池寿命终止的因素。
　　富液电池能够进行1000次深放电循环，是可能VRLA也能取得相同的循环寿命。

3.2 　GEL VRLA 蓄电池的技术发展

　　（1）、AGM VRLA蓄电池的缺点都是由于AGM VRLA蓄电池的贫液所引起，胶体蓄电池就能解决AGM VRLA蓄电池的贫液问题。根据胶体的作用，能解决AGM VRLA存在的失水、电解液分层的问题，但一定要有以下特点
　　　　A、低酸度，降低充电电压，降低蓄电池副反应速度，从而降低腐蚀，提高充电接受能力，
　　　　B、加液量比AGM的蓄电池多10-15%，接近富液蓄电池的水平，但要保证侧放充电时不漏酸。
　　　　C、凝胶覆盖汇流排，改变蓄电池上部的酸环境。
　　（2）、一定要用气相二氧化硅来配制，其纯度和物理性质比硅溶胶好许多。

　　（3）、在蓄电池的结构上，有管式极板（2V系列）和平板涂膏式（12V系列），隔板采用PVC-SIO2、AGM、酚醛树脂等
　　（4）、采用AGM隔板和气相二氧化硅来制造胶体蓄电池将会成为新的技术趋势。
　　（备注：本文由作者2003年12月在江苏召开的铅酸蓄电池情报网年会的专题报告整理而成）

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作者：熊鲜明来源：《电源世界》2004年第5期点击数：

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