鉛蓄電池因其價格便宜、材料來源豐富、比功率較高、技術(shù)和制造工藝較成熟、資源回收率高等綜合因素被各國各種電動車普遍采用和廣泛研究。電動自行車作為省力、方便、快速、舒適、價廉、零排放的個人交通工具已被人們廣泛接受,并受到國家有關部門的重視。由國務院發(fā)展研究中心、國家發(fā)改委、建設部、科技部等部委參與的《輕型電動車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究》課題組提出了“輕型電動車產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”報告。電動自行車的全國保有量已達3000萬輛以上。95%以上的電動自行車都用閥控鉛蓄電池。

已商品化的電動自行車的絕大多數(shù)是使用的密封式鉛酸蓄電池，使用中不需要經(jīng)常補充水分，免維護。其主要化學反應是：PbO2+2H2SO4+Pb←充電、放電→ 2PbSO4+2H2O

鉛酸蓄電池充電時變成硫酸鉛的陰陽兩極的海綿狀鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中，分別變成海綿狀鉛和氧化鉛，電解液中的硫酸濃度不斷變大；反之放電時陽極中的氧化鉛和陰極板上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應變成硫酸鉛，而電解液中的硫酸濃度不斷降低。當鉛酸蓄電池充電不足時，陰陽兩極板的硫酸鉛不能完全轉(zhuǎn)化變成海綿狀鉛和氧化鉛，如果長期充電不足，則會造成硫酸鉛結(jié)晶，使極板硫化，電池品質(zhì)變劣；反之如果電池過度充電，陽極產(chǎn)生的氧氣量大于陰極的吸附能力，使得蓄電池內(nèi)壓增大，導致氣體外溢，電解液減少，還可能導致活性物質(zhì)軟化或脫落，電池壽命大大縮短。

綜合性能有很大提高

近10年來,電動自行車用閥控鉛蓄電池的綜合性能有很大提高。以6-DZM-10電池為例。1997年,該型電池存在容量不足,2h率(5A)放電容量達不到10Ah;比能量低,2h率的比能量不到30Wh/kg;壽命短,100%放電深度的循環(huán)壽命只有50~60次(容量降到8Ah前;以下同),使用壽命只有3~5個月等問題。

到2003年,2h率(5A)放電容量達到11~13Ah;2h率比能量達到33~36Wh/kg;100%放電深度的循環(huán)壽命達到250~300次,使用壽命可達到12個月以上。電動自行車用閥控鉛酸蓄電池存在的問題基本得到解決。

該類型電池的深循環(huán)壽命性能又有新的、突破性進展。主要表現(xiàn)為:2h率(5A)放電初始容量達到14Ah;2h率比能量達到38Wh/kg;100%放電深度的循環(huán)壽命超過400次,放出總?cè)萘繛?500Ah,相應累計行駛里程約18000km(以4km/Ah計,以下同)。最高的深循環(huán)壽命超過600次,放出總?cè)萘繛?151Ah,相應累計行駛里程約24600km。如果以容量低于7Ah為壽命終止標志,深循環(huán)壽命為943次循環(huán),放出總?cè)萘繛?710Ah,相應累計行駛里程約34800km。如果按深循環(huán)壽命250次或放出的總?cè)萘繛?250Ah、相應累計行駛里程為9000km的電池組可保證使用1年

重視與充電器的匹配

在多年的使用實踐中,電動自行車的整車廠家和蓄電池廠家都逐漸認識了蓄電池與電驅(qū)動系統(tǒng)相關設備之間匹配的重要性,特別是與充電器的匹配。制造質(zhì)量是蓄電池質(zhì)量的前提,但只有在與其相匹配的充電器一起使用才能發(fā)揮高質(zhì)量蓄電池應有的優(yōu)越性能,否則高質(zhì)量蓄電池不能完全發(fā)揮其潛在的優(yōu)越性能。

不同廠家的蓄電池由于在配方、結(jié)構(gòu)、酸濃度等方面的差別,其合適的充電參數(shù)是不同的。例如,我們在研究中發(fā)現(xiàn),不同廠家的蓄電池在恒壓階段的充電參數(shù)可相差1.5~2.0V(對36V的電池組)。合適的充電參數(shù)基本要求是:確保電池可充滿,不會因欠充電造成電池容量不正常的衰減;又要確保電池在全壽命期間不會因過充電而造成電池嚴重失水和產(chǎn)生熱失控。 

純電動車用鉛蓄電池

早期純電動車用的開口式鉛蓄電池采用了“八·五”規(guī)劃期間的研究成果,已取得了可用19個月(12萬公里)的成功經(jīng)驗,關鍵是積累了控制好充電方式、放電深度、及時補水等一套系統(tǒng)匹配的工作經(jīng)驗和精心維護的經(jīng)驗。近年來四輪微型電動車(包括游覽車、巡邏車、高爾夫球車、短距離道路車等)發(fā)展很快,車上采用的大多是開口式鉛蓄電池。相應型號的電池受到蓄電池制造廠家的青睞。

電動車采用的是閥控式密封鉛蓄電池新產(chǎn)品,其性能為:3h率容量55Ah;3h率下比能量為33Wh/kg和84Wh/L;75%放電深度的循環(huán)壽命達到400次以上。相信電動自行車用的閥控鉛蓄電池成功的經(jīng)驗可推廣到純電動車用閥控鉛蓄電池,性能將會有進一步的提高。 

混合電動車用鉛蓄電池

現(xiàn)在混合電動車基本分為3類:輕度混合型(即電動系統(tǒng)主要用于起動和回收制動能量,即將在所有汽車上推廣的42V電系統(tǒng)屬于此型)、中度混合型(即電動系統(tǒng)用于起動、回收制動能量和中、短距離的行駛)、重度混合型(即電動系統(tǒng)用于起動、回收制動能量和較長距離的行駛,也稱為“Plug-in”)。

在國內(nèi)外文獻中已明確:在輕度混合的電動汽車中,閥控鉛蓄電池是有優(yōu)勢的,主要因其成本低,技術(shù)成熟,性能可靠;中度混合的電動汽車用的閥控鉛蓄電池,ALABC(先進鉛酸蓄電池聯(lián)合體)正在組織研制,準備與MH-Ni蓄電池爭奪中度混合電動汽車的市場,現(xiàn)已推出并進行了車上試驗的卷繞式雙極耳電池和TMF(金屬薄膜)電池;在重度混合的電動汽車領域,鉛蓄電池的比能量低,無法滿足電動系統(tǒng)較長距離的行駛要求。