")); 铅晶电池是在深入研究铅酸电池技术成果的基础上,运用特制的铅晶电解质取代传统的浓硫酸和蒸馏水混合液,经过一定次数的充放循环后,形成蜂状硅酸盐晶状复合体电解质的长寿命、高性能、环保型蓄电池。铅晶电池从根本上解决了铅酸蓄电池的漏液、污染环境、不能快速充电和寿命低等方面的缺点,对于传统铅酸蓄电池实现了革命性突破。铅晶电池的应用领域非常广泛,主要应用在电动车、UPS和计算机应急电池系统、光伏发电和风力发电系统、应急照明、电力系统、通信和邮电设备、银行系统、船舶系统等各个领域。

1   铅晶蓄电池简介

铅晶蓄电池应用的是专有技术,所采用的高导硅酸盐电解质是传统铅酸电池电解液的复杂性改型,无酸雾内化成工艺是定型工艺的革新。这些技术工艺均属国内外首创,该产品在生产、使用及废弃物中都不存在污染问题,更符合环保要求,由于铅晶蓄电池用硅酸盐取代硫酸液作电解质,从而克服了铅酸电池使用寿命短、不能大电流充放电的一系列缺点,更加符合动力电池的必备条件。

由于铅晶电池采用高导多聚硅酸盐电解质,并在电极制备上相对于铅酸电池来说,有了重大技术突破,所以在性能上呈现出以下特点:

(1)寿命长,基本上是铅酸电池的一倍以上,使用寿命长达8～10年,质保期4～5年。

①由于采用纳米级气相级高导多聚硅酸盐电解质,有机物与无机酸共同起作用,无机硅晶提高了正极板表面的压力,阻止正极活性物质的软化脱落,延长了电池的使用寿命。

②由于板栅采用专用重型多元银合金,使板栅耐腐蚀性更好,延长了电池的使用寿命。

③由于采用专用重型银元素的多元合金和由于采用纳米级气相级高导多聚硅酸盐电解质,大幅度降低合金电阻,提高了氢的过电位,达到极小的气化速率,气体复合效率高,水耗少,使电池使用寿命更长。

④由于铅晶电池的特殊工艺过程,所采用的材料和配方保证形成多微孔结构的电极,增加了表面积和电极与电解质的反应界面,由此降低了电极的电流密度,减小了电极的极化,提高了电极的活性物质利用率,增加了电池放电电压和输出功率,从而有效地提高了电池性能,并且延长了电池的使用寿命。

⑤由于采用专用重型多元银合金和纳米级气相级高导多聚硅酸盐电解质，降低了30%的电池内阻，使电池的使用寿命更长。

(2)低温放电性能好。由于采用纳米级气相级高导多聚硅酸盐电解质,大幅度降低了内阻，提高了电性能,比铅酸电池放电平台宽度大出1/3以上。一般来说,铅酸电池在0℃以下,容量的释放将明显受到温度的影响,而铅晶电池在-25℃的情况下,仍然能释放额定容量的80%以上。

(3)深放电性能极强,可以放到0伏,重新充放可恢复额定容量。即铅晶电解质可以多次深度放电并100%恢复。

(4)特殊的板栅结构设计全面考虑了电位分布的影响因素，结合板栅制造工艺和模设计技术使之最优化，使电压降损失最小，大大地改善电池大功率输出的能力，大功率放电性能更佳。

(5)循环耐久能力更强,铅晶电池的寿命明显长于普通铅酸电池,已有的检测报告确认前景电池的循环寿命已达到550次,经过对铅晶电池极板配方的改进,循环寿命可达到700次以上。

(6)铅晶电池的初期容量优势并不明显,但是经过10～15个充放电循环,复合液经过充分反应后,容量会有明显的提升。

(7)由于铅晶电池采用纳米级气相级高导多聚硅酸盐电解质,铅晶电池的电解质取代了铅酸电池的硫酸添加液,铅晶电池的电解质不同于一般的电解质,它属晶状体,无漏液现象发生,晶状复合电解质为硅酸盐复合晶体,酸碱性为中性,对环境无污染,特别在充电过程中不产生酸蒸汽。电解液完全固化不会产生漏液,不会污染环境。不属于危险品、不属于爆炸品、不属于氧化品、不属于腐蚀品、不属于放射物质品。获得多项环保品质认证。不但电解质采用环保物质,铅晶蓄电池极板也采用特制的无汞、无镉的专用重型多元的银合金。在回收过程中,铅晶电池可以通过简单处理再次利用,对于环境的影响降到了最低。蓄电池的整体环保性能得到大大提高,是真正的环保型蓄电池。

(8)铅晶电池的电解质比胶体电解质稳定,在铅晶电池的二氧化硅网络中,电解质离子比胶体电解质更易于流动、电解质中残留的碱金属能提高导电性能,改进高倍率放电能力,所以铅晶电池比普通胶体电池更稳定、容量更大、内阻更小。

(9)温度和海拔适应范围宽。由于电解质的改进,比较传统硫酸与蒸馏水的混合电解液,铅晶电解质受环境影响大大降低,晶体电解质性能更加稳定,适用于-60℃～60℃温度范围及海拔8000m高度环境。

(10)经过几次充放电循环后,将活性物质牢固固定,而且又给离子的运动提供了足量的空间,有效克服铅酸蓄电池的极板硫酸盐化、活性物质脱落等弊端。保证蓄电池长时间良性使用。

2   铅晶电池的应用

铅晶电池的应用领域非常广泛,主要应用在电动车、UPS和计算机应急电池系统、光伏发电和风力发电系统、应急照明、电力系统、通信和邮电设备、银行系统、船舶系统等众多领域。
各铅晶电池生产厂家经过30年的研发,已成功地推出适合各专业领域应用的铅晶电池。

3   铅晶电池与铅酸电池的比较

现在世界上铅酸电池的使用量占整个充电电池市场的80%。全球每年的市场份额高达数百亿美元,铅酸电池的发明至今,由于技术成熟,工艺稳定,在世界各国已制定了涵盖多个领域、多种规格、多种性能参数的技术标准。它是当今世界上产量最大、用途最广的化学电池。广泛应用于交通、电力、军事、航海、广播通信、计算机自动化控制、仪器仪表、家用电器等涉及国计民生的各个领域，是一个成熟的产品。在今后相当长的一个时期内，仍然有相当高的市场占有率。但是铅酸电池存在一定的缺陷:低温性能差、极板的硫酸盐化、生产过程中的酸污染和使用过程中的酸雾逸出污染等，这也是普遍认为铅酸电池不环保的主要原因。铅晶电池是150年来铅酸电池领域的一场技术革命，市场的前景无限广阔。而由于铅晶电池的特点，凡是使用铅酸电池的地方都可以使用铅晶电池替代。在中国，单单移动通信网络基站备用蓄电池的用量就有接近3000亿元人民币的规模。现在铅晶电池开始得到了中国铁路、中国电网和通信领域的认可和使用。为下一步进入全球市场进行了很好的辅垫。

表1给出了铅晶电池与铅酸电池的比较。

除了性能和环保等方面铅晶电池均呈现出优于铅酸电池以外,在价格和体积等方面,两者相差无几,图1给出了铅晶电池与铅酸电池(同为电压12V、容量120Ah)在外形、价格和尺寸等方面的比照。

图1  铅晶电池与铅酸电池(同为电压12V、容量120AH)在外形、价格和尺寸等方面的比照

4   结束语

经过30余年的努力,铅晶电池已成为长寿命、高性能、环保型蓄电池。从根本上解决了铅酸蓄电池的漏液、污染环境、不能快速充电和寿命低等方面的缺点,对于传统铅酸蓄电池实现了革命性突破。专家预言铅晶电池将在铅酸电池所有应用领域里取代铅酸电池,尤其是国内已有专业生产企业生产出各类专用铅晶电池并投放市场,但令人不解的是从铅晶电池研发成功至今已有30年,为什么铅晶电池始终未能全面打进铅酸电池所占领的市场?

作者简介

曲学基(1940-)男,中国空间技术研究院高级工程师,本刊编委。