6.1.4 铅酸蓄电池在线视频

电动汽车中应用的动力电池多种形式

我们先来了解一下

最先得到应用的动力电池 铅酸蓄电池

可以说铅酸电池是迄今发展时间最长

技术最成熟的电池技术

在伏特电堆的启发与激励下

各种新的电池不断涌现

人类对电的应用也进入新的时代

1801年 戈特洛在实验中

用伏特电堆和两根铂丝电解盐水

产生氢气和氧气

当他撤走电源时

并将两根铂丝直接接触

出现了短时间的反向电流

当时称为二次电流 现在则称为放电电流

但电流维持的时间太短

没有什么实用价值

1802年里特用伏特电堆

向一叠夹以盐水浸湿纸片的铜片进行充电时

在撤走电源后

他发现两片铜片之间存在0.3 V的电压

之后他用铅 锡等金属代替铜片

进行了实验

均测得了不同的电压值

但他没有采用硫酸作为电解液

否则或许铅酸蓄电池的发现将提前

因为当时已有其他科学家

用浸没在硫酸中的铅电极制得了

二氧化铅

所以说离铅酸蓄电池的最终发明已经很近了

1854年德国科学家

辛斯特登

在用多种电极进行研究的时候

认识到浸没在硫酸中的铅电极

具有一定的储能容量

即对电极充电之后可以向负载供电

并报道了其能量密度

但他仍未意识到这一发现的重要价值

1859年 法国学者普兰特

独立于辛斯特登的研究

发现并报道了从浸在硫酸溶液中

并充电的一对铅板

在撤去充电电流并加上负载后

可以获得有效的放电电流

这个体系的放电电流

在诸多电极电解液体系中

可以维持最长的时间

并且电压也最高

他根据这一原理设计了

具有实用价值的蓄电池

该电池包括两片纯铅

纯铅由亚麻织物分隔开

一起浸渍在含有硫酸溶液的玻璃容器中

后来又对其进行了改进

并在1860年向法国科学院

展示了这一可充电电池

这标志着世界上第一个可以重复使用的电池问世

即加上反向电流就可以对电池进行充电

充电之后电池就可以继续使用

因为此前发明的电池

都只能随着反应物耗尽而废弃

因而铅酸蓄电池能为人们更广泛

更廉价地使用电能提供便利

具有重大的意义

到了1870年

发电厂开始使用直流发电机

并引入铅酸蓄电池进行负载调峰

即在晚上充电 白天供电

1879年爱迪生发明了白炽灯

让电力走进千家万户

同时激发了用户在输电线架设不到的地方

使用电源的需求

这正是铅酸蓄电池的应用场合

然而限于当时的制造工艺

铅酸蓄电池还无法大规模生产

但越来越多的研究者已开始参与

铅酸电池的研究之中

从此 铅酸蓄电池开始处于

因为市场需求而促进其研发的状态

人们对它进行不断地研究和改进

使其得到极大地发展

1881年 富莱和布鲁希二人

制成了涂膏式极板

即用铅的氧化物

和硫酸水溶液混合制成铅膏涂在铅板上

较好地防止了活性物质的脱落

使铅酸蓄电池的制造工艺有了很大进步

1882年赛隆

采用铅锑Pb-Sb合金制造板栅

克服了由于充放电前后

电极活性物质体积膨胀

收缩使得作为活性物质载体的板栅

发生变形的问题

大大提高了电池极板的强度

使得铅酸蓄电池的寿命有了较大的提高

这些改进使得铅酸蓄蓄电池

进一步完善

从而使其市场应用更为广泛

逐渐成为市场的主流

铅酸蓄电池基本结构如图所示

正极板上活性物质是深棕色的二氧化铅

负极板上的活性物质是海绵状青灰纯铅

活性物质分别填充在铅锑合金的栅架上

对于免维护电池而言 则采用铅钙合金栅架

隔板采用多孔性绝缘材料制成

如木质 微孔橡胶 微孔塑料

及浸树脂纸等

电解液采用纯硫酸加蒸馏水的稀硫酸溶液

壳体采用耐酸 耐热

耐震的材料制成

如硬橡胶 聚丙稀塑料等

铅酸蓄电池的工作原理

如视频所示

放电过程中

稀硫酸与正 负极板上的活性物质产生化学反应

生成硫酸铅 所消耗硫酸量与放电量成比例

放电愈久 电解液中硫酸溶液浓度愈稀薄

充电过程中 正 负板上硫酸铅

会还原成硫酸 铅及过氧化铅

电解液浓度逐渐回复

活性物质可以再度供电

当两极硫酸铅被还原成原来活性物质时

充电结束

充电时存在电解水反应

会释放出氧气和氢气

因此需要在结构上设置通气孔

同时充电还会消耗电解液的水

所以在必要时需要给电解液增添蒸馏水

传统的铅酸蓄电池中有大量自由电解液

在使用过程中存在漏酸 溅酸等问题

并且需要定期加酸 加水 维护比较麻烦

另外 在充电末期

析出的气体也会带出硫酸 产生酸雾

不但会对环境造成污染

而且会腐蚀周围设备

为了解决电池的定期加酸

加水等维护问题

人们首先发展出了少维护

或者免维护电池技术

为了解决电池的溅酸和漏酸问题

又发展了不流动电解液技术

免维护技术和不流动电解液技术的研发成功

进一步催生了阀控式铅酸蓄电池的问生

1957 年德国阳光公司

发明了阀控式密封铅酸电池VRLA的Gel技术

1971 年美国盖茨公司发明了

阀控式密封铅酸蓄电池的 AGM 技术

Gel型阀控密封铅酸蓄电池

采用二氧化硅作为凝固剂

电解液吸附在极板和胶体内

一般需要立放工作

AGM型阀控密封铅酸蓄电池

采用吸液式超细玻璃棉作为隔膜

电解液吸附在极板和隔膜中

电池中无流动的电解液

电池可以立放 也可以卧放工作

显然相对来说

AGM型阀控密封铅酸蓄电池

更适合用作电动汽车的动力电池

这些改进使得铅酸蓄电池进一步成熟

从而稳居市场的主流

铅酸蓄电池具有生产技术成熟

安全性好 价格低廉

废电池易回收再生等优点

广泛用作内燃机的起动动力源

在早期电动汽车中也得到一定程度的应用

如通用公司在1996推出的EV1电动车

但比能量低 循环使用寿命短

充放电电能效率低 体积和重量偏大

生产中可能存在铅污染环境等缺点制约

铅酸蓄电池并不适合电动汽车使用

但在速度不高 路线固定

充电站容易设立的场合

还是可以采用铅酸蓄电池

来作为动力电池的

如电动自行车 观光旅游车等