1．2．6分類

鉛酸蓄電池習(xí)慣上有三種分類法。

1）按用途分類

我國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)品就是按用途分類的。主要分為起動(dòng)用、固定用、動(dòng)力用等幾個(gè)方面。其中起動(dòng)用蓄電池主要用于各種汽車、機(jī)車、船舶起動(dòng)和照明。要求能大電流放電，能低溫起動(dòng)，電池內(nèi)阻要小，正負(fù)極板要薄。固定用鉛酸蓄電池主要作為各種大型設(shè)備系統(tǒng)的備用電源，極板較厚，電解液較稀，使用壽命長(zhǎng)。動(dòng)力用電池則主要為各種動(dòng)力系統(tǒng)提供電源，長(zhǎng)、短時(shí)率性能都要求比較好。

2）按極板結(jié)構(gòu)分類

主要分為涂膏式、管式、形成式。將鉛氧化物用硫酸溶液調(diào)成鉛膏，涂在用鉛合金鑄成的板柵上，經(jīng)過干燥、化成，稱為涂膏式極板。用鉛合金制成骨架，在骨架外套以編制的纖維管，管中裝入活性物質(zhì)，這種極板稱為管式極板。極板由純鉛

鑄成則稱為形成式。

3）按電解液和充電維護(hù)情況分類

主要分為干放電蓄電池、干荷電蓄電池、濕荷電蓄電池、免維護(hù)、少維護(hù)蓄電池、閥控密封蓄電池等。

鉛酸蓄電池特性

1880年，格萊斯頓和特里波提出關(guān)于鉛酸蓄電池反應(yīng)的“雙極硫酸鹽理論”，認(rèn)為蓄電池在放電時(shí)正極和負(fù)極都生成硫酸鉛：

正極反應(yīng)Pb02+4H++S042-+2e=PbS04+2H20

負(fù)極反應(yīng)Pb+S042”-2e=PbS04

電池的總反應(yīng)Pb02+Pb+2H2S04=2PbS04+2H20

電動(dòng)勢(shì)、開路電壓、工作電壓

蓄電池的電動(dòng)勢(shì)就是兩個(gè)電極的平衡電極電位之差。蓄電池電動(dòng)勢(shì)是硫酸濃度的函數(shù)。蓄電池的開路電壓是外電路沒有電流流過時(shí)電極之間的電位差，一般小于蓄電池電動(dòng)勢(shì)，與蓄電池荷電狀態(tài)直接相關(guān)。蓄電池的工作電壓又稱放電電壓或負(fù)荷電壓，是指有外電流通過時(shí)蓄電池兩極間的電位差。工作電壓總是低于開路電壓，因?yàn)殡娏魍ㄟ^蓄電池內(nèi)部時(shí)，必須克服極化電阻和歐姆電阻所造成的阻力。隨著蓄電池放電的進(jìn)行，正負(fù)極活性物質(zhì)和硫酸逐漸消耗，水量增加，酸濃度降低，蓄電池的電壓降低。

容量

蓄電池容量是指蓄電池放出的電量，用安時(shí)表示，分為理論容量、實(shí)際容量和額定容量。蓄電池的容量與活性物質(zhì)的量和它的利用率有關(guān)。此外蓄電池的容量并非是一個(gè)固定的值，它與放電時(shí)率、溫度、終止電壓直接相關(guān)，蓄電池放電容量（或放電時(shí)間）和放電電流I的關(guān)系，1898年P(guān)eukert提出了方程K=tP被廣泛使用。放電電流越大作用深度越小，活性物質(zhì)的利用程度降低，電池放出的容量就越小。而蓄電池容量隨溫度降低而減小，這與溫度對(duì)電解液粘度和電阻有嚴(yán)重影響密切相關(guān)。

能量和比能量

蓄電池在一定條件下對(duì)外作功所能輸出的電能叫蓄電池的能量，一般用Wh表示。蓄電池的實(shí)際能量總是低于其理論容量，這主要是由活性物質(zhì)的利用率決定的。蓄電池的實(shí)際能量=容量·平均電壓。單位質(zhì)量或單位體積的蓄電池給出的能量，就是質(zhì)量比能量或體積比能量。它與電池電極活性物質(zhì)總量、活性物質(zhì)利用率、電池結(jié)構(gòu)、電池制作漉程、電濁工作條件等因素密切相關(guān)。鉛酸蓄電池在不同的溫度、攪拌系統(tǒng)空氣流速以及不同的電池放電倍率條件下，電池比能也會(huì)隨之不同。溫度升高，電池電動(dòng)勢(shì)增加，電極反應(yīng)速度加快，電池內(nèi)阻減小。電池比能增加。但是溫度升高會(huì)對(duì)板柵腐蝕速度和電池隔板性能產(chǎn)生影響，因此電池工作溫度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。攪拌系統(tǒng)空氣流速增大有利于減小電池內(nèi)的含氫量并防止電解液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，從而使電池性能得到提高。放電率越高，放電電流越大，電流在電極上分布越不均勻，電流優(yōu)先分布在離主體電解液最近的表面上，從而在電極的最外表面優(yōu)先生成硫酸鉛堵塞多孔電極的孔口，電解液則不能充分供應(yīng)電極內(nèi)部反應(yīng)的需要，電極內(nèi)部鉑質(zhì)不能得到充分利用，因而高倍率放電時(shí)電池比能量降低。

內(nèi)阻

鋁酸蓄電池的內(nèi)阻就單體電池而言，主要是由電解液、隔板和極板、極柱構(gòu)成。蓄電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時(shí)間不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不停變化。鉛酸蓄電池內(nèi)阻很小，在小電流放電時(shí)可以忽略，大電流放電時(shí)電壓降可達(dá)數(shù)百毫伏。此外，蓄電池的荷電保持能力和低溫充電接受能力也是蓄電池綜合性能的重要體現(xiàn)。

鉛酸蓄電池的壽命

鉛酸蓄電池的使用壽命是它的重要性能指標(biāo)之一。蓄電池的壽命一般用周期表示。蓄電池經(jīng)歷一次充放電，稱一個(gè)周期。在一定充放電制度或工作方式下，蓄電池容量降到規(guī)定值之前，蓄電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)，稱為使用周期，也就是蓄電池的壽命。壽命也可以用使用時(shí)間表示。實(shí)際應(yīng)用中蓄電池壽命有臺(tái)架試驗(yàn)周期、假定周期、實(shí)際使用時(shí)間等多種表達(dá)方式，這主要是由電池的使用方式?jīng)Q定的。影響蓄電池壽命的因素包括電池的內(nèi)在因素，包括蓄電池的結(jié)構(gòu)、板柵材料、活性物質(zhì)性能等，也取決于一系列的外在因素，如放電電流密度、溫度、放電深度、維護(hù)狀況和貯存時(shí)間等。放電深度越深，使用壽命越短。過充電也會(huì)使壽命縮短。蓄電池壽命隨溫度升高而延長(zhǎng)。隨著酸濃度增加，電池壽命降低。蓄電池內(nèi)部因素對(duì)其使用壽命的影響主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

鉛絨短路

在大容量鉛酸蓄電池研究過程中我們發(fā)現(xiàn)鉛絨短路是造成蓄電池性能下降并最終失效的重要原因。在蓄電池循環(huán)使用的過程中，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)和纖維添加物脫落下來，一部分以固體形態(tài)存在，一部分溶解在電解液中。隨著充放電過程的進(jìn)行，溶解了的這部分物質(zhì)在負(fù)極還原沉淀下來，未溶解的物質(zhì)和添加劑也可以在正負(fù)極板和極群其它地方沉淀下來。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，蓄電池充放電周期的增加，沉淀下來的物質(zhì)越來越多，并最終將正負(fù)極在局部連接起來，造成微短路，稱之為鉛絨短路。短路點(diǎn)自放電增加，溫度升高。隨著時(shí)間的積累，鉛絨短路面積加大，充電效率大大降低，蓄電池容量下降，析氫量增加。而且局部高溫可能導(dǎo)致隔板燒穿，失去隔離作用，正負(fù)極連接成一體，結(jié)構(gòu)損壞，功能喪失，最終導(dǎo)致蓄電池壽命終止。

正極板柵的腐蝕變形

正板柵由于在充電過程中處在陽(yáng)極，發(fā)生電化學(xué)腐蝕而氧化成硫酸鉛和二氧化鉛，致使其強(qiáng)度降低，導(dǎo)電能力下降，并最終會(huì)漲大變形。局部短路也會(huì)力Ⅱ速正極板的腐蝕，嚴(yán)重的腐爛，活性物質(zhì)脫落，『F極功能喪失。孫玉生【41】等研究也認(rèn)為VRLAB失效的主要原因是：正極板柵的腐蝕與生長(zhǎng)，負(fù)極活性物質(zhì)的板結(jié)收縮和孔率降低以及負(fù)極有機(jī)膨脹劑的降解和損失。

正極活性物質(zhì)脫落、軟化

n—Pb02是活性物質(zhì)的骨架，由于循環(huán)中a．Pb02逐漸轉(zhuǎn)化成B—Pb02，從而網(wǎng)絡(luò)受到削弱和破壞，最終導(dǎo)致軟化和脫落。70年代SimonA．C．，Aulder S．M．和CangT G等人建立了珊瑚狀結(jié)構(gòu)模型，主要認(rèn)為正極物質(zhì)中存在兩種尺寸的孔，孔的結(jié)構(gòu)隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行重新調(diào)整，小孔變大孔，顆粒密集，到一定程度后就會(huì)脫落，使電極失效。

不可逆的硫酸鹽化

這主要是由于蓄電池過放電導(dǎo)致負(fù)極生成難于逆變的PbS04結(jié)晶，嚴(yán)重時(shí)使電極失效，充電接受能力下降。正極自放電導(dǎo)致活性物質(zhì)容量損失，并引起不可逆硫酸鉛析出，最終導(dǎo)致電極損壞。胡信國(guó)【43】認(rèn)為在蓄電池電解液中添加CdSO。可以抑制極板硫酸鹽化，效果顯著。

銻在活性物質(zhì)上的嚴(yán)重積累

正板柵上的銻隨著循環(huán)，部分地轉(zhuǎn)移到負(fù)極表面，導(dǎo)致蓄電池充電電壓降低，大部分電流均用于水分解，蓄電池不能正常充電而失效。

國(guó)內(nèi)主大容量動(dòng)力蓄電池具有如下特點(diǎn)：

1）蓄電池的容量和比能量達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平；

2）大量采用新材料，使蓄電池的安全性、可靠性大幅度提高；

表1國(guó)外大容量動(dòng)力蓄電池主耍性能對(duì)比

3）采用了多項(xiàng)世界蓄電池的新技術(shù)；

4）與國(guó)外先進(jìn)的大容量蓄電池相比，壽命（設(shè)計(jì)臺(tái)架試驗(yàn)周期為150周）相對(duì)較短。

總結(jié)

因此，我們目前研究大容量鉛酸蓄電池當(dāng)務(wù)之急是在保證蓄電池容量和比能量的基礎(chǔ)上提高蓄電池的壽命。提高蓄電池的壽命具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的雙重意義。蓄電池壽命延長(zhǎng)一倍，材料就節(jié)約了一半，更不用說從原料、加工、蓄電池制造、運(yùn)輸、保管、更換等一系列人力、物力和財(cái)力的投入。所以提高蓄電池壽命對(duì)節(jié)約能源，提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有很大意義。瞄準(zhǔn)國(guó)外先進(jìn)水平，在保證蓄電池容量和比能量的前提下，通過采取耐腐蝕多元低銻合金、高性能添加劑、新型隔板、全面防短路技術(shù)等綜合措施，將國(guó)內(nèi)先進(jìn)的大容量動(dòng)力鉛酸蓄電池的壽命提高一倍。