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铅酸电池负极添加剂有哪些

来源:松下蓄电池时间:2019-03-13 16:14:13
       

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,双登蓄电池因为立法控制C02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。
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,圣阳蓄电池以有利于再充电。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PbSO+,PbSO+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PbSO+的区域。
曾有人做过试验:在一个绝缘体(a-PbO)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,双登蓄电池只导电不贡献容量;还有一部分铅是高表面积材料(约1m2/g),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180.mW·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。
目前合适的炭添加量为2%~4%,能使电池明显改性,能适合HEV的HRPSoC工况使用要求,比传统铅酸电池要好得多,能与镍氢电池媲美。

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