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阳光胶体蓄电池的概述

当前位置:主页 > 新闻资讯 > 公司新闻 > 阳光胶体蓄电池的概述 时间:2018-08-12
阳光胶体蓄电池的概述
目前有一种趋势,是推广电池动力的电动汽车( EV)以及“过渡”使用的混合动力电动汽车,因为立法控制COl排放,油基燃费高价,更加推动了这一趋势的明了化与快速发展。为适应这一趋势,保持传统铅酸电池的优势(性能稳定、安全可靠、价格便宜)与进一步改善循环寿命(负极添加炭)就能克服PbS04蓄积导致的失效,并能满足HEV的使用要求。炭的存在能提供最佳性能,炭的品类与炭的用量最为关键。炭添加剂的比表面积也是影响电池性能的重要因素。
若负极没有添加炭,PbS04还原为Pb的反应(过程)非常缓慢,在充入电量达到理论容量的400%时,仅有35%的PbS04极化(还原)为Pb,而且这个还原反应只在板栅一活物质界面进行。可以推断,活物质中没有炭,只是PbS04与导电体板栅接触接受充电,仅限于表面,若负极中加有炭,PbS04还原为Pb的反应能顺利进行。似乎是沿着炭路在进行,当炭含量在约3%(质量分数)时,充电会沿着整个极板均匀地进行,而且反应速率相当快。当充入电量达120%时,几乎全部PbS04都已被充电还原为Pb。以上事实经过反复试验证明,炭的影响,理论上可以解释为形成炭“导电网”,炭粒子的体积接触形成的导电网伴生在PbS04里,因而使负极再充电性能得以改善。曾有试验证明:加有炭的负极对PbS04的形成以及PbS04还原为Pb的过程都有很大的影响,肯定了炭粒子的体积接触有着很重要的意义。试验还证明:炭会改善PbS04的还原,特别是在充电时炭能使极板的极化减小。有了炭的负极PbS04充电几乎能全部还原,添加的炭粒子越细,PbS04还原的过程进行得越顺畅,这都说明是炭粒子的作用,是炭粒子与PbS04粒子之间的体积接触的结果。增加炭量,对负极上PbS04积聚有明显的阻滞作用,因而可大大改善电池寿命及性能,特别用于HESS作用更明显。这些有积极意义的改进,都是由于炭在PbS()4粒子上形成了一个“导电炭网”。
阳光胶体蓄电池的概述
添加炭给电池性能带来了积极作用,其作用机理最早的假设是改善了负极活物质的导电性,以有利于再充电。原则上炭的导电性比负极活物质铅要差,但是当在部分荷电状态下使用时,在负极上有些部分产生了PbS04,PbS04本身是绝缘体,因此可以想象出炭粒子能提供导电通路,也通过那些有PbS04的区域。曾有人做过试验:在一个绝缘体( a-Pb0)及PbS04混合物中添加炭,表明了导电性能有明显的提高。尽管炭用量不高,然而导电性的提高却相当明显。这里可能存在一个炭用量的临界值,即总组成中炭含量的质量分数。这一临界值指的是电池性能最优而且第二物相的导电性最大。还必须指出,炭的导电性很大程度上取决于石墨化程度,石墨化程度高,导电性强。石墨是典型的良导体。其他形式的炭,如活性炭或石墨化程度很低而表面积很大的炭,也可能其导电性变化范围很广:从石墨(导电体)到绝缘体。
炭的添加最重要的是选择品种(即炭的形式),此外就是炭的比表面积,要求是比表面积大以及没有那些有害杂质,如金属杂质等。出于对导电性的考虑,炭的形式最好为石墨炭,有很大的比表面积,还具有嵌层作用(层间反应)。
人们期望铅酸电池中负极添加炭能取得最优效果,期望增加炭的用量。但务必注意,炭添加的量不得超过“破坏点”水平。为此,做了理论推算,比如用在混合动力电动汽车上的铅酸电池为高压电池组144V(或大于144V)-6Ah(1小时率容量),按照容量是均等分布在负极上的理论,负极需要12g铅(活性铅),因铅的利用率不超过25%,特别又是高率放电,因此真正需要每个电池负极都得有4g铅在活性物质里。这部分铅应该是两部分:一部分作为导电骨架(板栅),属于低表面积材料,只导电不贡献容量;还有一部分铅是高表面积材料(约Im2lg),这是能量结构铅,贡献出容量。根据这一粗略的概念设计电池,即用的炭是高比表面积(1000~2000m2/g)的,分布在骨架铅与活性铅上。在高率充/放工况下的混合动力电动车上工作时不会超过3%左右的电池容量。按照这一角度来分析,炭添加量贡献6A-h的3%(即180mA-h)或在1V的情况下需180mW-h;按180mW-h计算炭量需要18g。因此对最适于HRPSoC工作的情况,负极要求含炭量约为25%。这一含炭量,乍一看来确实是挑战传统和膏工艺的一大难题,存在如此大量的炭对传统铅膏是一种挑战,会使铅膏的触变性发生巨大变化,以致产生了炭用量的实际限值,务必重新慎重考虑使用新工艺,特别是新的和膏工艺。然而添加多量炭进入铅膏的工艺仍有很长的路要走。