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城廂膠體電池和AGM電池對(duì)比分析

發(fā)表時(shí)間:2023-02-14 訪問量:180306

一、鉛酸蓄電池從問世到如今,一直是軍用民用領(lǐng)域中使用最廣泛的化學(xué)電源。由于它使用硫酸電解液,運(yùn)輸過程中會(huì)有酸液流出,充電時(shí)會(huì)有酸霧析出來,對(duì)環(huán)境和設(shè)備造成損害,人們就試圖將電解液“固定”起來,將電池“密封”起來,于是使用膠體電解液的鉛酸蓄電池應(yīng)運(yùn)而生。城廂鉛酸蓄電池城廂AGM隔板

      初期的膠體鉛蓄電池使用的膠體電解液是由水玻璃制成的,然后直接加到干態(tài)鉛蓄電池中。這樣雖然達(dá)到了“固定”電解液或減少酸霧析出的目的,但卻使電池的容量較原來使用自由電解液時(shí)的電池容量要低20%左右,因而沒有被人們所接受。
      我國(guó)在50年代也開展了初期膠體電池的研制工作,到60年代末也就基本上停止了。然而70年代后期至80年代,國(guó)內(nèi)又有一些非電池行業(yè)界的人利用媒體大肆鼓吹自己發(fā)明了固體電解質(zhì)的鉛蓄電池,宣稱使電池容量和壽命提高1倍。這種經(jīng)不起事實(shí)檢驗(yàn)的肥皂泡式的“發(fā)明創(chuàng)造”,不僅未能使鉛蓄電池性能有所提高,而且還敗壞了膠體蓄電池的名聲。
      幾乎在研制膠體電池的同時(shí),采用玻璃纖維隔膜的陰極吸收式密封鉛蓄電池卻誕生了,它不但使鉛蓄電池消除了酸霧,而且還表現(xiàn)出內(nèi)阻小、大電流放電特性好的優(yōu)點(diǎn)。因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中,尤其是原來使用固定型鉛蓄電池的場(chǎng)合,得到了迅速的推廣和應(yīng)用,于是人們就把膠體鉛蓄電池拋在腦后了。

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二、電池的工作原理
      不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡(jiǎn)稱AGM密封鉛蓄電池)還是采用膠體電解液的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡(jiǎn)稱膠體密封鉛蓄電池),它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。
      電池充電時(shí),正極會(huì)析出氧氣,負(fù)極會(huì)析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時(shí)就開始了。析出的氧到達(dá)負(fù)極,跟負(fù)極起下述反應(yīng),達(dá)到陰極吸收的目的。負(fù)極析氫則要在充電到90%時(shí)開始,再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過電位的提高,從而避免了大量析氫反應(yīng)。
      對(duì)
AGM電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
      對(duì)膠體密封鉛蓄電池而言,電池內(nèi)的硅凝膠是以SiQ質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后,骨架要進(jìn)一步收縮,使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間,給正極析出的氧提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
      由此看出,兩種電池的密封工作原理是相同的,其區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同。
三、電池結(jié)構(gòu)和工藝上的主要差異
      AGM電池使用純的硫酸水溶液作電解液,其密度為1.29—1.3lg/cm3。除了極板內(nèi)部吸有一部分電解液外,其大部分存在于玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧提供向負(fù)極的通道,必須使隔膜保持有10%的孔隙不被電解液占有,即貧液式設(shè)計(jì)。為了使極板充分接觸電解液,極群采用緊裝配的方式。
      另外,為了保證電池有足夠的壽命,極板應(yīng)設(shè)計(jì)得較厚,正板柵合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。

      膠體密封鉛蓄電池的電解液是由硅溶膠和硫酸配成的,硫酸溶液的濃度比AGM式電池要低,通常為1.26~1.28g/cm3。電解液的量比AGM電池要多20%,跟富液式電池相當(dāng)。這種電解質(zhì)以膠體狀態(tài)存在,充滿在隔膜中及正負(fù)極之間,硫酸電解液由凝膠包圍著,不會(huì)流出電池。
      由于這種電池采用的是富液式非緊裝配結(jié)構(gòu),正極板柵材料可以采用低銻合金,也可以采用管狀電池正極板。同時(shí),為了提高電池容量而又不減少電池壽命,極板可以做得薄一些。電池槽內(nèi)部空間也可以擴(kuò)大一些。
四、電池放電容量
      初期的膠體蓄電池的放電容量只有富液式電池的80%左右,這是由于使用性能較差的膠體電解液直接灌入未加改動(dòng)的富液式電池之中,電池的內(nèi)阻較大,電解質(zhì)中離子遷移困難引起的。
      近來的研究工作表明,改進(jìn)膠體電解液配方,控制膠粒大小,摻人親水性高分子添加劑,降低膠液濃度提高滲透性和對(duì)極板的親合力,采用真空灌裝工藝,用復(fù)合隔板或城廂AGM隔板取代橡膠隔板,提高電池吸液性;取消電池的沉淀槽,適度增大極板面積活性物質(zhì)的含量,結(jié)果可使膠體密封電池的放電容量達(dá)到或接近開口式鉛蓄電池的水平。
      AGM式密封鉛蓄電池電解液量少,極板的厚度較厚,活性物質(zhì)利用率低于開口式電池,因而電池的放電容量比開口式電池要低10%左右。與當(dāng)今的膠體密封電池相比,其放電容量要小一些。

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