膠體鉛酸動力電池的結(jié)構(gòu)
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-06 08:58
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閥控密封鉛酸動力電池通過兩種方式來固定電解液，一種是采用超細(xì)玻璃纖維隔膜來固定電解液，另外一種為膠體結(jié)構(gòu)，即通過膠體來固定電解液。美國的C&D技術(shù)公司則將兩種方式結(jié)合起來固定電解液，稱為復(fù)合技術(shù)。在膠體鉛酸動力電池的定義中，只提到電解液為凝膠狀(比較直觀的認(rèn)識為果凍狀)，沒有對隔板的使用做出規(guī)定，所以只要使用凝膠來固定電解液的蓄電池就可稱為膠體鉛酸動力電池。
不管使用液態(tài)二氧化硅和氣相二氧化硅，其成膠的原理是相同的，它們之間存在粒徑和純度的差異，所以加入蓄電池后，對蓄電池的性能有比較大的影響。凝膠的強(qiáng)度與二氧化硅的含量和酸的含量成正比，強(qiáng)度越大，其水化和破裂的可能性越小。
鉛酸動力電池的內(nèi)阻與膠體中的二氧化硅的含量成正比，所以膠體鉛酸動力電池的高倍率(3C以上)放電特性比相同結(jié)構(gòu)的AGM-VRLA蓄電池差，但額定容量比相同結(jié)構(gòu)的AGM-VRLA蓄電池大5～10%。使用PVC-SiO2或者酚醛樹酯等專用隔板的膠體鉛酸動力電池，由于二氧化硅含量的關(guān)系，使其額定容量比AGM-VRLA蓄電池小一些。如使用PVC或PE做隔板，二氧化硅的含量要相當(dāng)高才能形成穩(wěn)定的膠體。用復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)的膠體鉛酸動力電池，其浮充壽命為相同結(jié)構(gòu)的AGM-VRLA蓄電池的1.5～2倍，循環(huán)能力可以提高20%。
國際上生產(chǎn)鉛酸動力電池的大公司幾乎都生產(chǎn)膠體鉛酸動力電池，如：德國的陽光、哈根，美國的DEKA，Trojan，Exide，SEC等，但日本的YUASA不生產(chǎn)膠體鉛酸動力電池，但其UXL系列蓄電池中有膠體成分，其主要作用是為了減輕電解液的分層現(xiàn)象。在應(yīng)用方面主要在太陽能、風(fēng)力發(fā)電、動力蓄電池等方面，其市場比較大，價格比AGM-VRLA蓄電池高20%左右。
在國內(nèi)的大企業(yè)中，有雙登、深圳雄韜等公司生產(chǎn)膠體鉛酸動力電池，雙登的GFM系列采用管式極板，一般采用PVC-SiO2隔板和酚醛樹脂隔板。廣東番禺恒達(dá)蓄電池總廠的課題組經(jīng)過三年的研究，開發(fā)了二種膠體鉛酸動力電池，一種采用AGM隔板，其技術(shù)與C&D技術(shù)公司的技術(shù)一樣，另一種采用PVC-SiO2隔板，同DEKA的產(chǎn)品一樣。
膠體鉛酸動力電池是對液態(tài)電解質(zhì)的鉛酸動力電池的改進(jìn)，用膠體電解液代換液態(tài)電解液，在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較鉛酸動力電池有所改善。膠體鉛酸動力電池采用凝膠狀電解質(zhì)，內(nèi)部無游離液體存在，在同等體積下電解質(zhì)容量大，熱容量大，熱消散能力強(qiáng)，能避免AGM-VRLA蓄電池易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象。膠體鉛酸動力電池電解質(zhì)的濃度低，對極板的腐蝕作用弱；濃度均勻，不存在電解液分層現(xiàn)象。
膠體鉛酸動力電池具有使用性能穩(wěn)定，可靠性高，使用壽命長，對環(huán)境溫度的適應(yīng)能力（高、低溫）強(qiáng)，承受長時間放電能力、循環(huán)放電能力、深度放電及大電流放電能力強(qiáng)，有過充電及過放電自我保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
膠體鉛酸動力電池在使用初期無法進(jìn)行氧循環(huán)是因?yàn)槟z體把正、負(fù)極板都包圍起來了，正極板上面產(chǎn)生的氧氣無法擴(kuò)散到負(fù)極板，無法實(shí)現(xiàn)與負(fù)極板上的活性物質(zhì)鉛還原，氧氣只能由排氣閥排出，與富液式鉛酸動力電池一致。
在膠體鉛酸動力電池使用一段時間后，膠體開始干裂和收縮，產(chǎn)生裂縫，氧氣通過裂縫直接到負(fù)極板進(jìn)行氧循環(huán)。排氣閥就不再經(jīng)常開啟，膠體鉛酸動力電池進(jìn)入密封工作，失水很少。膠體電解液中加有膠體穩(wěn)定劑和增容劑，有些膠體配方中還加有延緩膠體凝固的延緩劑，以便于膠體的加注。膠體鉛酸動力電池電解液的固定方式采用氣體二氧化硅及多種添加劑，注入時為液態(tài)，可充滿蓄電池內(nèi)的所有空間。膠體電解質(zhì)和普通液態(tài)電解質(zhì)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）硫酸被膠體均勻地固化分布，無濃度層化問題，膠體鉛酸動力電池可豎直或水平任意放置。超純材料和膠體保證了膠體鉛酸動力電池在正常環(huán)境下浮充使用壽命達(dá)10年以上。可以明顯延長蓄電池的使用壽命。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，可以延長蓄電池壽命2～3倍。
2）免維護(hù)性能好。由于采用膠體電解質(zhì)，膠體鉛酸動力電池的自放電性能得到明顯改善，在同樣的硫酸純度和水質(zhì)情況下，膠體鉛酸動力電池的存放時間可以延長2倍以上?？蓛Υ鎯赡隉o需充電即可使用，2V系列靜置兩個月容量仍保存99.9%以上。
3）膠體鉛酸動力電池在嚴(yán)重缺電的情況下，抗硫化性能明顯。
4）充放電無記憶效應(yīng)（N次數(shù)），在嚴(yán)重放電情況下的恢復(fù)能力強(qiáng)，反彈容量大，恢復(fù)時間短，在放完電數(shù)分鐘后仍能應(yīng)急使用。
5）膠體鉛酸動力電池充電接受能力強(qiáng)，納米膠體和特殊合金保證了蓄電池良好的充電接受能力，抗過充能力強(qiáng)，具有比較好的深循環(huán)能力，有著很好的過充和過放能力。經(jīng)多次反復(fù)深放電至0V仍能正?；謴?fù)，下限保護(hù)可降低至1.75V/單格，這對深循環(huán)蓄電池十分重要。
6）膠體鉛酸動力電池的后期放電性能得到明顯改善。
7）膠體鉛酸動力電池不會出現(xiàn)漏液、滲酸等現(xiàn)象，逸氣量小，對環(huán)境危害很小。
8）低溫特性好。普通鉛酸動力電池在低于0℃的環(huán)境下使用容量驟降，而膠體鉛酸動力電池適用于多種惡劣環(huán)境。在-40℃～＋70℃環(huán)境都可正常使用。在-20℃環(huán)境下，仍可以釋放額定容量的80%以上。
雖然膠體電解質(zhì)具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，但是也有一定的缺陷，具體表現(xiàn)在以下方面：
1）膠體電解質(zhì)相對于普通電解液來說加注比較困難，這一點(diǎn)需要通過改變膠體配方、加注緩凝劑來改變。
2）如果在膠體的配制過程中，生產(chǎn)工藝不合理或控制不好，膠體鉛酸動力電池的初容量會比較小。
3）膠體鉛酸動力電池早期排氣帶出的膠粒是含酸的，膠粒容易貼附在蓄電池的外殼上，所以，反映出蓄電池假漏酸現(xiàn)象。
4）氧循環(huán)雖然抑制了失水，但氧循環(huán)產(chǎn)生熱量，使蓄電池內(nèi)部溫升較高。
