1 )普通鉛酸蓄電池:普通鉛酸蓄電池也叫做干封蓄電池,此種蓄電池啟用時(shí)需加電解液再經(jīng)初充電后才能使用。普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成,電解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是比能低(即每公斤蓄電池存儲(chǔ)的電能)、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁。業(yè)內(nèi)也叫做開(kāi)口式蓄電池(排氣式蓄電池)、富液型蓄電池。這種蓄電池屬于淘汰產(chǎn)品。
(2 )干式荷電鉛酸蓄電池:與普通干封式電池的區(qū)別是極板組在干燥狀態(tài)下能夠長(zhǎng)期保存在制造過(guò)程中所得到的電荷,在規(guī)定的保存期內(nèi)(兩年)如需使用,只要灌入符合規(guī)定相對(duì)密度的電解液,擱置 30min,調(diào)整液面高度至規(guī)范值,不需要充電,即可使用。因此,它使用方便,是應(yīng)急的理想電源,已成為近年來(lái)發(fā)展的方向。干荷電鉛
蓄電池之所以具有干荷電性能,主要在于負(fù)極板的制造工藝與普通蓄電池不同。正極板的活性物質(zhì)——PbO2 化學(xué)活性比較穩(wěn)定,其荷電性能可以較長(zhǎng)期的保持。而負(fù)極板上的活性物質(zhì)鉛(Pb),由于表面積大,化學(xué)活性高,容易氧化,所以在負(fù)極板的鉛膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化劑;并且在化成過(guò)程中有一次深放電循環(huán),使活性物質(zhì)達(dá)到深化?;珊蟮呢?fù)極板,先用清水沖洗后,再放入防氧化劑溶液(硼酸、水揚(yáng)酸混合液)中進(jìn)行浸漬處理,讓負(fù)極板表面生成一層保護(hù)膜,并采用特殊干燥工藝(干燥罐中充入惰性氣體),這樣即可制成干荷電極板。
(3 )閥控密封式鉛酸蓄電池:閥控密封式鉛酸蓄電池簡(jiǎn)稱 VRLA 電池(ValveRegulatedLead-
Acid Battery),早期也稱為密封鉛酸蓄電池 (SLA)。閥控密封式
鉛酸蓄電池指采用內(nèi)部氧氣復(fù)合技術(shù)、裝有一個(gè)允許氣體在一定釋放壓力下逸出但不允許任何氣體進(jìn)入的釋壓閥(也稱為安全閥)的蓄電池。
密封鉛酸蓄電池可分為 AGM 電池:采用玻璃纖維隔板: 膠體電池(GEL):采用觸變型膠體電解液):采用觸變型膠體電解液
AGM 密封鉛蓄電池:AGM 密封鉛蓄電池電池使用純的硫酸水溶液作電解液,其密度為1.29—1.3lg/cm3。除了極板內(nèi)部吸有一部分電解液外,其大部分存在于玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧提供向負(fù)極的通道,必須使隔膜保持有 10%的孔隙不被電解液占有,即貧液式設(shè)計(jì)。為了使極板充分接觸電解液,極群采用緊裝配的方式。AGM 式密封鉛蓄電池電解液量少,極板的厚度較厚,活性物質(zhì)利用率低于開(kāi)口式電池,因而電池的放電容量比開(kāi)口式電池要低 10%左右。與當(dāng)今的膠體密封電池相比,其放電容量要小一些。AGM 密封鉛蓄電池所用的玻璃纖維隔板具有 90%的孔率,硫酸吸附其內(nèi),且電池采用緊裝配形式,離子在隔板內(nèi)擴(kuò)散和電遷移受到的阻礙很小,所以 AGM 密封鉛蓄電池具有低內(nèi)阻特性,大電流快速放電能力很強(qiáng)。對(duì)于 AGM密封鉛蓄電池而言,由于采用貧液式設(shè)計(jì),電池容量對(duì)電解液量極為敏感。電池失水10%,容量將降低 20%;損失 25%水份,電池壽命結(jié)束。
膠體電池:屬于鉛酸蓄電池的一種發(fā)展分類,最簡(jiǎn)單的做法,是在硫酸中添加膠凝劑,使硫酸電液變?yōu)槟z態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱之為膠體電池(colloid battery)。廣義而言,膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態(tài)的水性膠體,從電化學(xué)分類結(jié)構(gòu)和特性看同屬膠體電池。又如在板柵中結(jié)附高分子材料,俗稱陶瓷板柵,亦可視作膠體電池的應(yīng)用特色。近期已有實(shí)驗(yàn)室在極板配方中添加一種靶向偶聯(lián)劑,大大提高了極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率,據(jù)非公開(kāi)資料表明可達(dá)到 70wh/kg 的重量比能量水平,這些都是現(xiàn)階段工業(yè)實(shí)踐及有待工業(yè)化的膠體電池的應(yīng)用范例。
膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別,從最初理解的電解質(zhì)膠凝,進(jìn)一步發(fā)展至電解質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)特性研究,以及在板柵和活性物質(zhì)中的應(yīng)用推廣。其最重要的特點(diǎn)為:用較小的工業(yè)代價(jià),沿已有 150 年歷史的鉛酸電池工業(yè)路子制造出更優(yōu)質(zhì)的電池,其放電曲線平直,拐點(diǎn)高,比能量特別是比功率要比常規(guī)鉛酸電池大 20% 以上,壽命一般也比常規(guī)鉛酸電池長(zhǎng)一倍左右,高溫及低溫特性要好得多。膠體密封鉛蓄電池的電解液是由硅溶膠和硫酸配成的,硫酸溶液的濃度比 AGM 式電池要低,通常為 1.26-1.28g/cm3。電解液的量比 AGM 式電池要多 20%,跟富液式電池相當(dāng)。這種電解質(zhì)以膠體狀態(tài)存在,充滿在隔膜中及正負(fù)極之間,硫酸電解液由凝膠包圍著,不會(huì)流出電池。由于這種電池采用的是富液式非緊裝配結(jié)構(gòu),正極板柵材料可以采用低銻合金,也可以采用管狀電池正極板。同時(shí),為了提高電池容量而又不減少電池壽命,極板可以做得薄一些。電池槽內(nèi)部空間也可以擴(kuò)大一些。
膠體密封鉛蓄電池的電解液是硅凝膠,雖然離子在凝膠中的擴(kuò)散速度接近在水溶液中的擴(kuò)散速度,但離子的遷移和擴(kuò)散要受到凝膠結(jié)構(gòu)的影響,離子在凝膠中擴(kuò)散的途徑越彎曲,結(jié)構(gòu)中孔隙越狹窄,所受到的阻礙也越大。因而膠體密封鉛蓄電池內(nèi)阻要比 AGM 密封鉛蓄電池要大。膠體密封鉛蓄電池采用了富液式設(shè)計(jì),電解液密度比 AGM 密封鉛蓄電池低,降低了板柵合金腐蝕速度;電解液量也比后者多 15%~20%,對(duì)失水的敏感性較低。這些措施均有利于延長(zhǎng)電池使用壽命。根據(jù)德國(guó)陽(yáng)光公司提供的資料,膠體電解液所含的水量足以使電池運(yùn)行 12~14 年。
(4)卷繞式閥控密封鉛酸蓄電池: 卷繞蓄電池的結(jié)構(gòu)與眾不同。其采用了蓄電池單元螺旋卷繞的技術(shù):即將正極板固體酸和負(fù)極板緊緊地螺旋卷繞成卷。正極板采用氧化鉛,負(fù)極板采用純鉛,固體酸經(jīng)精確計(jì)算量后被玻璃纖維網(wǎng)所吸附。這些都被制作得很?。O間距只有 0.3 毫米)并一起卷繞成卷。卷繞式閥控密封鉛酸蓄電池是一種新型鉛酸蓄電池,該電池應(yīng)用純鉛板柵配備獨(dú)特的卷繞式結(jié)構(gòu),具有極高的裝配壓力和工作壓力,最大程度上減少了電池的失水,比普通鉛酸電池更具優(yōu)異的高低溫放電性能及大電流放電性能,更高的安全性,更好的快速充電能力。
二
干荷電蓄電池的特點(diǎn)及使用
干荷電蓄電池的外觀與普通蓄電池的內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)及使用效果基本相同。二者的根本區(qū)別在于前者的極板在干燥狀態(tài)下能較長(zhǎng)期地保存制造過(guò)程中所得到的電荷。普通蓄電池在開(kāi)始使用之前,必須進(jìn)行 60-70h 初充電,甚至還需要更長(zhǎng)時(shí)間的充、放電循環(huán);而對(duì)干荷電蓄電池,由于其負(fù)極板的制造工藝不同,故初次使用時(shí),只需按規(guī)定加足電解液,浸泡 2-3h 后即可裝車(chē)使用,不需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的初充電,因而使用更方便。
(1) 干荷電蓄電池的特點(diǎn)
a.在規(guī)定的貯存期內(nèi)(一般 2 年),只要加注符合規(guī)定密度的電解液,并調(diào)整好液面高度,擱置 2h 后即可使用,勿需進(jìn)行初充電。
b.對(duì)存儲(chǔ)時(shí)間超過(guò)規(guī)定貯存期的干荷電蓄電池,因?yàn)闃O板可能部分氧化,所以在使用前應(yīng)以補(bǔ)充充電的電流充電 5-1Oh 后再用。
c.正、負(fù)極板都具有干荷電性能。正極板的活性物質(zhì)是二氧化鉛,其化學(xué)性比較穩(wěn)定,荷電性能可長(zhǎng)期保持;負(fù)極板的活性物質(zhì)是海綿狀鉛,因其表面積較大,化學(xué)活性較高,易被氧化,故要制成干荷電極板(其制造工藝與普通負(fù)極板大不相同)。
d.干荷電蓄電池的補(bǔ)充充電是采用恒電流充電法,充電電流值應(yīng)為蓄電池額定容量值的1/10。當(dāng)充電至蓄電池電解液密度在 2h 內(nèi)不再上升、端電壓上升到 1.65V 左右、有大量氣泡從加液口冒出、電解液密度為 1.27-1.29 時(shí),表明已充足電,勿需繼續(xù)充電了。
判斷干荷電蓄電池是否需進(jìn)行補(bǔ)充充電有兩種方法:
一是檢測(cè)電解液密度。試驗(yàn)證明,電解液密度比充足電時(shí)的密度每下降 0.1,就相當(dāng)于蓄電池放電 6%。如用密度表檢查電解液時(shí)發(fā)現(xiàn)密度已降至 1.24 以下,則應(yīng)補(bǔ)充充電;
二是用電壓表檢測(cè)蓄電池每個(gè)單格電池的端電壓。如低于 1.7V,應(yīng)補(bǔ)充充電,否則會(huì)造成極板硫化而損壞。
(2)干荷電蓄電池的使用維護(hù)要點(diǎn)
a.為使干荷電蓄電池的極板在貯存和裝運(yùn)期間不受潮,應(yīng)用密封物密封新出廠的干荷電蓄電池的通氣孔;在未加注電解液時(shí),切忌打開(kāi)通氣孔塞蠟封或擰開(kāi)加液口孔塞,以防干荷電蓄電池內(nèi)部受潮而影響其性能。
b.電解液必須使用純凈的硫酸和蒸館水配制,以防止干荷電蓄電池自放電而降低容量。
c.初次加注電解液幾 min 后,電解液液面將有所下降,此時(shí)應(yīng)重新向每個(gè)單格電池內(nèi)添加相同密度的電解液,以恢復(fù)原來(lái)的電解液液面高度,蓋上通氣孔塞后即可使用。
d.雖然干荷電蓄電池能保證起動(dòng)性能,但是電荷量并非十分充足,因此使用前若有充裕時(shí)間,最好用 6A 電流充電 3-4h,以利于使用。
e.干荷電蓄電池的電解液密度應(yīng)為 1.27(夏季)-1.29(冬季),以保證其有足夠高的端電壓。