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1、提高电动动车用铅铅酸蓄电电池循环环寿命的的探讨作者:杨杨竞 摘要：简要介介绍了影影响小型型电动车车用铅酸酸蓄电池池循环寿寿命的主主要因素素，探讨讨了提高高电池深深循环性性能延长长使用寿寿命采取取的主要要技术措措施，如如板栅合合金的组组合，和和膏，固固化工艺艺参数的的控制，负负极有机机添加剂剂的选择择以及正正负极板板的配组组方式等等，通过过改进，取取得了较较为满意意的效果果。 关键词词：板栅栅合金、和和膏及固固化工艺艺、负极极添加剂剂、正负负极板组组合1、前言言 电动动车作为为一种绿绿色的交交通工具具，已经经在近几几年形成成了新兴兴的产业业。以高高尔夫球球车，观观光游览览车，仓仓库堆高高车等为为
2、代表的的小型电电动车辆辆的发展展迅速，与与之配套套的电动动车用铅铅酸蓄电电池的保保有量及及市场需需求量也也在不断断扩大，因因此倍受受业内同同行的关关注。电电池是电电动车辆辆的关键键部件，由由于车辆辆放置电电池的空空间有限限，对电电池的比比能要求求较高，所所以小型型电动车车辆使用用的蓄电电池通常常采用涂涂膏式正正负极板板设计。这这类电池池的代表表性产品品是额定定电压为为：6VV，额定定容量为为：17702210AAh（55h率）的的高尔夫夫球车电电池。（以以下简称称动力型型电池）这这种电池池的关键键指标是是深循环环放电寿寿命，在在80%DODD条件下下循环次次数应4000次，以以保证电电池的实实
3、际使用用寿命达达到1.5年2年以以上。本本文介绍绍了影响响动力型型电池寿寿命的主主要因素素，探讨讨了提高高其深循循环性能能及寿命命的主要要措施。2、影响响动力型型电池寿寿命的主主要因素素2.1正正极板栅栅的腐蚀蚀变形 电池在在长时间间的深充充放电循循环下，由由于正极极板栅遭遭受腐蚀蚀，板栅栅尺寸线线性增大大，筋条条及边框框发生伸伸长变形形甚至断断裂而造造成短路路。解剖剖寿命终终止的电电池可以以看到，由由于极板板两侧拉拉伸变形形甚至出出现不规规则的断断裂穿透透隔板，极极板上部部膨胀到到汇流排排而造成成电池单单体短路路的现象象。理论论与实践践证明板板栅的腐腐蚀与变变形是导导致深循循环电池池寿命缩缩
4、短的重重要原因因之一，因因此动力力型电池池的板栅栅合金在在电化学学性能上上要有较较小的腐腐蚀速率率和非晶晶间腐蚀蚀，而且且在机械械力学性性能上应应具有适适当的硬硬度，强强度和抗抗蠕变性性。2.2正正极活性性物质的的软化脱脱落 在在充放电电循环过过程中，PPbO22与PbbSO44相互转转化，活活性物质质的体积积将发生生变化，而而且随着着循环次次数的增增加而加加大变化化量。在在生极板板中4BBS对极极板活性性物质的的强度起起着重要要作用，和和膏及固固化工艺艺控制不不当，44BS的的含量低低于600%，极极板活物物质强度度差，易易软化脱脱落，降降低了电电池的使使用寿命命。2.3负负极添加加剂的析析
5、出 在在快速充充电及过过充电状状态下，电电池温度度达到660以以上，负负极板在在高温的的电解液液中，由由于有机机膨胀剂剂的可溶溶性，使使其过早早的从负负极中析析出，在在电池注注液口中中可明显显的观察察到电解解液发红红的现象象，有机机添加剂剂的损失失使电池池的负极极性能劣劣化。3、提高高循环寿寿命的探探讨3.1板板栅合金金的选择择 关于于深循环环电池用用板栅合合金的选选择已有有许多文文献报导导，主要要的组合合方式由由表一所所示。表一 正负板板栅合金金的组合合方式 作为动动力型电电池的板板栅材料料，以上上三种组组合的板板栅合金金，其循循环寿命命的优劣劣倾向为为CBBA。一一般认为为采用AA类组合合
6、的Pbb-Caa正板栅栅，活性性物质界界面将出出现腐蚀蚀层纯化化的大电电阻绝缘缘性膜层层，为防防止纯化化的产生生，一般般采用添添加Snn的方法法，即高高Sn低低Ca合合金，这这种合金金用于阀阀控密封封贫液式式电池的的正板栅栅较为合合适，其其水损耗耗最低，检检测数据据为1.522.5gg/Ahh，但PPb-CCa合金金的机械械强度，抗抗蠕变性性能，深深充放电电性能（无无锑效应应的存在在）仍低低于Pbb-Sbb合金，由由于小型型电动车车电池采采用富液液式设计计，可以以定期补补水维护护，因此此应采用用Pb-Sb多多元合金金，以选选用B类类组合的的合金最最优，即即能有效效地提高高深循环环性能又又能达到
7、到失水量量相对减减少的目目的，合合金的组组份为：正板栅栅合金：Pb+Sb(1.88-2%)+AAs(00.1-0.22)+SSn(00.2-0.55)+SSe(00.022-0.04)+Cuu(0.03-0.004)，负板栅合金：Pb+Ca(0.06-0.1)+Ai(0.02-0.04%)。 另椐有关文献介绍Pb-Sb合金含有一定量的Cu，对合金晶粒大小及组成有着重要的影响，若将这种合金在一定的温度下进行时效处理，可得到无晶粒碎块的再结晶晶粒，这种晶粒组织结构对减少蠕变速率更为有利。经过多次试验得出结果，选择将Pb-Sb六元合金正板栅在温度805的环境中热处理1012小时然后在室温状态下自然时
8、效35天，对改善正板栅的变形及裂纹，提高电池寿命有明显的效果。3.2和膏及固化工艺的控制 和膏的温度控制以及生极板的固化条件对深循环电池的寿命有着十分重要的作用，必须给予足够的重视。众所周知，生极板的主要成份是3BS及4BS。3BS含量高，具有较细的骨架结构，化成后活物质中PbO2的含量高，电池的初期容量好，但活性物质的强度较差。而4BS具有粗骨架的结构，化成后转化为PbO2，具有较高的强度，起到“混凝土中钢筋”的作用。通过工艺控制提高4BS的含量，有利于增强正极板的强度延长使用寿命。理论分析及实践都证明，在正铅膏配方及含酸量不变的条件下,和膏的温度对铅膏的结构有着重要的影响，在最高温度80条
9、件下制备正极铅膏，主要由4BS构成，而和膏最高温度小于65时主要由3BS构成，在6585的温度区间，以最高温度分别控制在65，70，75，80，85分为五组制备铅膏，通过和膏系统的自动加酸装置控制加酸速度来调整温度，按同样的工艺涂片，经表面快速干燥后进行固化。因和制正铅膏所用的是巴顿铅粉，因此必须在高温高湿条件下固化，才能获得满意的质量。根据巴顿铅粉的特点以及原有的固化工艺,确定将固化温度控制在7278，湿度95%，采用多阶段的温湿度控制方式，将试验极板同时进行固化，经化成、干燥后，将五组极板每组组装2只6V190Ah（5h率）高尔夫球车电池，按照日本工业标准SBA S 0802-1996小型
10、电动车用铅酸蓄电池试验方法进行容量及寿命试验，测试数据见表二（每组数据均为2只电池测试数据的平均值）表二 不同温度和膏相应组装电池的试验数据从表二可可见，将将和膏最最高温度度控制在在75800范围围内，可可得到较较好的容容量及循循环寿命命。3.3负负极膨胀胀剂的选选择 据据多种文文献介绍绍，用于于深循环环放电蓄蓄电池的的负极有有机添加加剂，不不适合单单独使用用木素。木木素，木木素+腐腐植酸，腐腐植酸三三种有机机膨胀剂剂在深循循环电池池负极板板中稳定定性的排排序是腐腐植酸木素+腐植酸酸腐植植酸。使使用腐植植酸或木木素+腐腐植酸取取代单独独使用木木素，具具有较好好的充电电接受性性能及深深循环寿寿命
11、，但但需要注注意的是是添加量量应略低低于汽车车电池负负极有机机膨胀剂剂，以避避免深循循环使用用状态下下负极板板活性物物质的过过度膨胀胀。同时时还应适适当增加加负极无无机添加加剂碳黑黑及硫酸酸钡的含含量，一一般以 1 .211.5倍倍的量加加入，可可有效的的提高深深循电池池的性能能。3.4有有关电池池设计方方面的改改进3.4.1采用用正片多多于负片片的设计计 动力力型电池池一般是是在中、低低倍率放放电状态态下运行行，主要要受正极极板控制制。解剖剖寿命试试验结束束后的电电池发现现，大部部份是正正板栅腐腐蚀变形形活物质质软化脱脱落造成成内部短短路，而而负极板板正常。从从电池设设计方面面加以改改进的一
12、一种措施施是，改改变传统统的负片片多于正正片的极极群配组组方式，采采用正片片多于负负片的组组合。由由于正极极板片数数的增加加，相对对的表面面积增大大，在相相同的充充放电条条件下，正正极板单单位面积积的承载载电流减减少，降降低了正正极板的的腐蚀和和变形量量。以66V 1190AAh（55h率）高高尔夫球球车电池池为例，将将原来单单体的+9，-10改改为+110，-9设计计，即正正片包负负片组装装电池，经经性能检检测比负负片包正正片组装装方式性性能有明明显提高高，5小小时率容容量增加加了35%，循循环寿命命提高了了13%以上，材材料消耗耗仅增加加了1.2%。3.4.2极板板外形尺尺寸的改改进 动动
13、力型电电池一般般选用PPE+玻玻纤或塑塑胶+玻玻纤复合合的袋式式隔板，装装配用包包封正极极板紧装装配方式式，能有有效地防防止因电电动车辆辆颠簸振振动极板板活物质质脱落造造成电池池底部的的短路。但但极群两两侧面的的短路现现象仍然然较多，主主要是由由于正极极板膨胀胀变形穿穿破PEE隔板两两侧与负负极板发发生短路路。解决决的方法法是采用用正负极极板不等等宽设计计。即正正极板外外形尺寸寸保持不不变，负负极板宽宽度尺寸寸减少445mmm，其其他尺寸寸不变，使使组装单单体的正正负极板板在每侧侧边都保保持一定定的距离离，即使使隔板两两侧边开开裂，也也能有效效的防止止极群侧侧边的短短路故障障。经过改进进组装的
14、的6V 1900Ah（55h率）的的检验数数据见表表三。4、结论论4.11采用正正极Pbb-Sbb负极PPb-CCa的复复合合金金板栅，经经过适当当的热处处理，有有利于提提高富液液式小型型动力型型电池的的深循环环寿命，并并能达到到少维护护的性能能。4.2高温温和膏及及高温高高湿固化化工艺，能能够显著著提高正正极板的的强度，虽虽然电池池的初期期容量低低，但循循环寿命命明显延延长。44.3采采用高纯纯度腐植植酸及木木素+腐腐植酸的的负极有有机添加加剂，对对于深循循环放电电更为有有利。44.4正正片多于于负片的的组装方方式及极极板外形形尺寸的的改进，可可有效的的提高电电池的性性能，降降低故障障率。参参考文献献：1、朱朱松然，蓄蓄电池手手册，天天津大学学出版社社，19998年年2、陈陈体衡，阀阀控式铅铅酸蓄电电池正极极寿命影影响因素素，蓄电电池，119966.(001).33、柳柳厚田，提提高铅酸酸蓄电池池生产和和性能的的对策，阀阀控密封封铅蓄电电池技术术改进班班讲义44、李松松瑞，铅铅及铅合合金，中中南工业业大学出出版社，119966年