博牌蓄電池JP-12-50 12V50AH技術(shù)及參數(shù)

電池技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有三百多年，發(fā)展到今天，電池技術(shù)有早期的鉛酸蓄電池到目前的鋰電池技術(shù)、固態(tài)電池技術(shù)、核電池技術(shù)、膠體蓄電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)等等。但目前比較成熟的電池技術(shù)主要是鋰電池技術(shù)、鉛酸電池技術(shù)和膠體電池技術(shù)。

[電池技術(shù)]

1、蓄電池技術(shù)

蓄電池技術(shù)是早被發(fā)明的，目前主要有鉛酸蓄電池和膠體蓄電池兩種，都屬于比較笨重類的電池，目前市場(chǎng)上的電動(dòng)自行車使用的電池大多數(shù)是鉛酸蓄電池。

鉛酸蓄電池技術(shù)

鉛蓄電池基礎(chǔ)研究（包括正極、負(fù)極、板柵）

其它研究熱點(diǎn)（比如起停和微混、輕型自行車等）

用于正極活性物質(zhì)的納米二氧化鉛的電化學(xué)性能正極活性物質(zhì)（PbO2）的微觀結(jié)構(gòu)及形貌對(duì)鉛蓄電池的電化學(xué)性能有很大的影響。納米二氧化鉛有微球結(jié)構(gòu)。

制備：方法很簡(jiǎn)單，即用十六烷基*基溴化銨作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑。測(cè)試：測(cè)試鉛蓄電池的薄正電極是將納米二氧化鉛微球涂在鉛合金片上制成的。進(jìn)行測(cè)試的電極的放電容量為101.8毫安克1（即活性物質(zhì)利用率為45%），并顯示出良好的循環(huán)壽命。

結(jié)論：特殊形式的二氧化鉛形態(tài)對(duì)于放電性能的提升起到了關(guān)重要的作用。

鉛酸蓄電池負(fù)極板炭添加劑

炭添加劑對(duì)于減少負(fù)極板的硫酸鹽化作用和提高循環(huán)性能以及充放電接受能力有顯著的改善，無(wú)論是閥控密封式電池還是富液電池。

然而，其它的性質(zhì)如高倍率充放電和水損失會(huì)因?yàn)樘刻砑觿┑牟煌康奶砑佣阅芙档汀?shí)驗(yàn)證明高倍率充放電性能降低和水損失是由于部分木素磺化鹽吸附在活性炭表面。這將會(huì)限制負(fù)極活性物質(zhì)的鉛表面木素磺化鹽的利用率。鉛表面木素磺化鹽的存在對(duì)于硫酸鉛多孔層的形成起決定作用。當(dāng)負(fù)極板的木素磺化鹽的濃度被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，高速率放電性能和水的損失都可以恢復(fù)到可接受的水平。

鉛酸蓄電池負(fù)極板的四堿式硫酸鉛晶種

*，調(diào)整活性物質(zhì)的孔徑和晶體大小可以改善正極板的性能。

這一原理也被應(yīng)用到負(fù)極板來(lái)嘗試調(diào)節(jié)孔徑。

PENOX公司已經(jīng)開發(fā)復(fù)合膨脹劑，混合TBLS+（專有的四元的硫酸鉛種子），能夠修飾孔徑，提高充電接受值，并且冷啟動(dòng)電流沒(méi)有任何損失。

復(fù)合板柵技術(shù)現(xiàn)有成果：電池板柵沖孔技術(shù)

一種新的制造工藝工業(yè)試驗(yàn)線已在OTA表面技術(shù)和設(shè)備制造中心（柏林）建立及實(shí)施。

已生產(chǎn)各種客戶的合金條進(jìn)行電池生產(chǎn)及測(cè)試。

測(cè)試電池循環(huán)的研究已經(jīng)由電池制造商在范圍內(nèi)完成。

結(jié)果表明，增加的能量和功率密度，以及更長(zhǎng)的電池壽命，均能夠?qū)崿F(xiàn)。

制造成本：復(fù)合板柵的制造成本與傳統(tǒng)合金板柵差不多。

復(fù)合板柵技術(shù)能提高電池性能

一種新的生產(chǎn)鉛蓄電池板柵的技術(shù)——包括多層復(fù)合材料。這種產(chǎn)品依據(jù)于連續(xù)電沉積的原理，在一條生產(chǎn)制造線上面連續(xù)進(jìn)行金屬層的電沉積。

此種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：相比傳統(tǒng)的板柵合金，復(fù)合板柵材料每一個(gè)單的層都可以目的性的選擇，從而獲得性能優(yōu)異的板柵。如：增加強(qiáng)度的硬化層，中間的銅層可以有更好的導(dǎo)電性，由純鉛和錫層提高耐腐蝕性能。

廣泛的電池實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明其有*的操作參數(shù)、嚴(yán)格選定材料的特性以及可以顯著改善板柵的性能。

株治稀土合金中的錫、鈣、鋁等成分與天能鉛鈣合金相同，大批量生產(chǎn)電動(dòng)汽車用電池和電動(dòng)自行車用電池，100%深放電測(cè)試表明，株冶稀土合金所制造的電池循環(huán)壽命比天能鉛鈣合金的電池循環(huán)壽命平均要多80次以上。

（2）膠體蓄電池技術(shù)

膠體電池原材料是由鹵硅烷在氫氧焰中高溫水解縮聚而制得的一種白色、無(wú)定形、無(wú)毒和無(wú)污染的無(wú)機(jī)納米粉體材料，具有粒徑小、比表面積大、表面活性高以及高純度等特性。納米硅纖維在膠體蓄電池中主要是利用其優(yōu)異的增稠觸變性能。其增稠觸變機(jī)理是由于納米硅纖維表面具有許多硅羥基（Si-OH），硅羥基與二氧化硅中的氧以氫鍵結(jié)合變成三維結(jié)構(gòu)聚集體使介質(zhì)粘度增加，有外力（剪切力、電場(chǎng)力等）時(shí)，三維結(jié)構(gòu)就被破壞，介質(zhì)變稀，外力一旦消失，三維結(jié)構(gòu)會(huì)慢慢恢復(fù)，即這種觸變性是可逆的。圖1為納米硅纖維增稠觸變示意圖。當(dāng)電池被充電時(shí)，由于電解質(zhì)中的硫酸濃度增加使之“增稠”并伴有裂隙產(chǎn)生，充電后期的“電解水”反應(yīng)使正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)這無(wú)數(shù)的裂隙被負(fù)極所吸收，并進(jìn)一步還原成水從而實(shí)現(xiàn)蓄電池密封循環(huán)反應(yīng)。放電時(shí)電解質(zhì)中的硫酸濃度降低使之“變稀”，又但是由于納米硅纖維表面硅羥基極其活躍，粒子表面羥基相互間在電池充放電過(guò)程中容易脫水，內(nèi)部結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特別不穩(wěn)定，在電池充放電循環(huán)中這些粒子聚集成團(tuán)干裂，不能形成平衡穩(wěn)定可逆的羥鍵網(wǎng)絡(luò)，因此需要添加一些特殊的固體穩(wěn)定劑等添加劑。

膠體電解液的主要成份為一種粒徑近乎于納來(lái)級(jí)的功能化合物，流變性較好，容易實(shí)施對(duì)鉛蓄電池的配液灌裝。膠體電解液進(jìn)入蓄電池內(nèi)部或充電若干小肘后，會(huì)逐漸發(fā)生膠凝，使液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)態(tài)為膠狀物，膠體中添加有多種表面活性劑，有助于灌裝蓄電池前抗膠凝，而且有助于灌裝蓄電池后防止極板硫酸鹽化，減小對(duì)板柵的腐蝕，提高極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率。

2、鋰電池技術(shù)

（1）聚合物鋰電池技術(shù)

真聚合物

聚合物鋰離子電池LIP：凝膠態(tài)聚合物鋰離子電池、多孔態(tài)聚合物鋰離子電池、干態(tài)聚合物鋰離子電池；

假聚合物

聚合物鋰離子電池之液態(tài)軟包裝ALB;

正極材料

鋰正極材料：主要有LiCoO2、LiNiO2和LilMnO22）聚合物正極材料：主要是雜環(huán)聚合物如聚礎(chǔ)咯（Ppy）、聚噻吩（PTh）及其衍生物

負(fù)極材料

碳材料：要為天然石墨、焦碳和碳纖維等（2）基于氧化錫的負(fù)極材料：利用SnO、SiO2和少量的A1203、B203、P203等的混合物在氬氣氛圍下逐漸升溫到1000℃或略高溫度下加熱12h，可制得含二價(jià)錫的混合氧化物。

電解質(zhì)

近的20年，離子傳導(dǎo)性較高的高分子材料倍受關(guān)注。1973年，Wright等次發(fā)現(xiàn)了聚氧乙烯（PEO）與堿金屬鹽配位具有離子導(dǎo)電性。1978年，Armand 提出PEO/堿金屬鹽配合物作為帶有堿金屬電極的新型可充電電池的離子導(dǎo)體，這一建議使得高分子固體電解質(zhì)成為高分子研究領(lǐng)域20年來(lái)非常重要的方向。

聚合物電解質(zhì)及隔膜研究進(jìn)展:

高導(dǎo)電性與高強(qiáng)度聚合物電解質(zhì)膜的研究；

納米無(wú)機(jī)填料的應(yīng)用研究，如納米SiO2和TiO2等；

改性聚合物骨架的研究，以提高膜的室溫電導(dǎo)率；

各種新型添加劑的研究，提高應(yīng)用范圍。

阻燃型聚合物電解質(zhì)膜的開發(fā)

多元電解質(zhì)鹽復(fù)合應(yīng)用的研究。

其它材料研究進(jìn)展

各種添加劑研究，如電解液的成膜添加劑，改善安全性添加劑；改善電極導(dǎo)電性能的超級(jí)碳黑添加劑；改善膜結(jié)構(gòu)與機(jī)械強(qiáng)度的填料等。

超級(jí)導(dǎo)電氣相碳纖維材料的研究；

集流體的研究，如薄型化與網(wǎng)格分布優(yōu)化等。

聚合物多孔隔膜的研究在國(guó)內(nèi)正在起步

電解液與電極相容性的研究也是一個(gè)研究熱點(diǎn)

3、核電池技術(shù)

直接轉(zhuǎn)換核電池

直接轉(zhuǎn)換核電池是基于輻射伏*應(yīng)，接觸電衰變能轉(zhuǎn)換為電能。

直接轉(zhuǎn)換核電池分為P-N結(jié)核電池、接觸電勢(shì)差核電池、二次電子發(fā)射核電池和y核電池。

間接轉(zhuǎn)換核電池

間接轉(zhuǎn)換核電池是用兩級(jí)換能方式將放射性同位素的衰變能轉(zhuǎn)換為電能的一種電源裝置。在這種電池中，先粒子或粒子與輻射發(fā)光材料（磷光體）相互作用將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換為光能，然后光能通過(guò)光伏換能器轉(zhuǎn)換為電能。

4、燃料電池技術(shù)

燃料電池，是一種主要通過(guò)氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的電池。豐田燃料電池車上市腳步漸近，把燃料電池技術(shù)的應(yīng)用再次帶進(jìn)人們的視野。

燃料電池有多種類型，但是它們都有相同的工作模式。它們主要由三個(gè)相鄰區(qū)段組成：陽(yáng)極、電解質(zhì)和陰極。兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在三個(gè)不同區(qū)段的接口之間。兩種反應(yīng)的凈結(jié)果是燃料的消耗、水或二氧化碳的產(chǎn)生，和電流的產(chǎn)生，可以直接用于電力設(shè)備。

燃料電池按燃料類型可分為直接型、間接型和再生型；按電解質(zhì)種類又可分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸鹽型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）、固體氧化物型燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。

5、固態(tài)電池技術(shù)

固態(tài)電池技術(shù)主要是鋰電池發(fā)展的一個(gè)技術(shù)方向。全固態(tài)鋰電池，主要由薄膜負(fù)極，薄膜正極和固態(tài)電解質(zhì)組成。薄膜物質(zhì)可以有多種選擇材質(zhì)。

在早期光伏發(fā)電系統(tǒng)中，一般使用開口式鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，但開口式鉛酸蓄電池有需要加酸加水維護(hù)，酸液易污染環(huán)境等缺點(diǎn)，不利于無(wú)人值守使用及環(huán)保。近些年來(lái)，閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）由于密封不漏酸、不腐蝕設(shè)備污染環(huán)境，備受歡迎，在我國(guó)電信、電力、鐵路等行業(yè)得到廣泛使用。現(xiàn)在的光伏系統(tǒng)用蓄電池，幾乎全部為VRLA蓄電池。VRLA蓄電池的主要作用有兩點(diǎn)：（1）在晚上或多云及光伏陣列產(chǎn)能和負(fù)載用電不一致等情況下，蓄電池能夠存儲(chǔ)多余能量或給負(fù)載提供能量；（2）由于太陽(yáng)能電池組件的工作特性受太陽(yáng)輻照度、溫度等影響很大，負(fù)載常常不能處在工作點(diǎn)附近。蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池的工作電壓具有鉗位作用，能夠保證負(fù)載處在工作點(diǎn)附近。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光電效應(yīng)原理將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，通常由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等組成，如圖1所示。

圖1 光伏發(fā)電系統(tǒng)組成框圖

太陽(yáng)能電池組件的作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，供給負(fù)載工作或給蓄電池組充電；控制器的作用是對(duì)蓄電池組的充放電進(jìn)行保護(hù)；蓄電池組用于存儲(chǔ)電能；逆變器的作用是將直流電變換為交流電。在夜晚或陰雨天，太陽(yáng)電池組件無(wú)法工作時(shí)，由蓄電池組供電給負(fù)載工作?？梢?，蓄電池組在光伏發(fā)電系統(tǒng)中起著相當(dāng)重要的作用。

光伏發(fā)電系統(tǒng)用VRLA蓄電池特點(diǎn)

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池的工作方式

蓄電池的工作方式可分為循環(huán)使用和浮充使用兩種。經(jīng)常處于頻繁的充放電工作狀態(tài)，即循環(huán)使用；經(jīng)常處于充電狀態(tài)則為浮充使用，能彌補(bǔ)蓄電池因自放電而造成的容量損失。光伏發(fā)電系統(tǒng)用VRLA蓄電池屬于循環(huán)使用方式。

2 光伏系統(tǒng)用蓄電池充放電特性

光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池充放電特性一般有4點(diǎn)：（1）白天充電，晚上以及陰、雨天放電；（2）充電倍率低，平均充電電流一般為0.01～0.02C，很少達(dá)到0.1～0.2C；（3）放電電流小，放電倍率通常為0.004～0.05C；（4）一次充電時(shí)間較短，即使長(zhǎng)的時(shí)候僅為約10 h。光伏系統(tǒng)很少能*、快速地給蓄電池充滿電，蓄電池往往會(huì)處于欠充電狀態(tài)。

3 光伏發(fā)電系統(tǒng)用VRLA蓄電池性能要求

光伏發(fā)電系統(tǒng)多建立在邊遠(yuǎn)偏僻的山區(qū)、高原、戈壁，自然環(huán)境十分惡劣，工作環(huán)境溫度變化范圍很大。因此，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池有如下要求：（1）具有深循環(huán)放電性能，充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)；（2）耐過(guò)充電能力強(qiáng)；（3）過(guò)放電后容量恢復(fù)能力強(qiáng)；（4）良好的充電接受能力；（5）電池在靜態(tài)環(huán)境中使用時(shí)，電解液不易分層；（6）具有免維護(hù)或少維護(hù)的性能；（7）應(yīng)具備良好的高、低溫充放電特性；（8）能適應(yīng)高海拔地區(qū)的使用環(huán)境；（9）蓄電池組中各蓄電池一致性良好。

博牌蓄電池JP-12-50 12V50AH技術(shù)及參數(shù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)用鉛酸蓄電池容量的設(shè)計(jì)方法

確定蓄電池容量，先要測(cè)定接入系統(tǒng)的負(fù)載每天需要多少電量；其次根據(jù)氣候條件蓄電池需要存儲(chǔ)多少天的電量。在確定蓄電池容量時(shí)，并不是容量愈大愈好，過(guò)大的電池容量規(guī)模也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。這是因?yàn)樵谌照詹蛔銜r(shí)，蓄電池組可能維持在部分充電狀態(tài)，這種欠充電狀態(tài)將導(dǎo)致電池硫酸化增加、容量降低、壽命縮短。蓄電池容量的一般計(jì)算公式為
 
C=E·t/(D·η0·η1) (1)

式中，C為蓄電池的容量；E為負(fù)載日平均功耗；t為長(zhǎng)無(wú)日照用電時(shí)數(shù)；D為VRLA蓄電池允許放電深度；η0為VRLA蓄電池充放電效率；η1為逆變器轉(zhuǎn)換效率。

光伏發(fā)電系統(tǒng)用VRLA蓄電池性能改進(jìn)

蓄電池的失效和壽命短是阻礙光伏發(fā)電系統(tǒng)推廣的原因之一。VRLA蓄電池用于光伏系統(tǒng)后壽命會(huì)逐漸縮短，影響其壽命的因素主要有：充電時(shí)間受限，長(zhǎng)期欠充電；小電流放電；過(guò)充電；溫度等。根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏系統(tǒng)對(duì)蓄電池性能的特殊要求，結(jié)合上述影響蓄電池壽命的因素，在原VRLA蓄電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列性能改進(jìn)。具體改進(jìn)措施包含以下幾方面：

（1）提高循環(huán)使用壽命。為延長(zhǎng)VRLA電池的循環(huán)使用壽命，板柵合金在板柵與活性物質(zhì)界面形成的腐蝕層導(dǎo)電性應(yīng)良好，板柵應(yīng)具有抗蠕變性能。電池設(shè)計(jì)采用緊裝配，并適當(dāng)提高裝配壓力。

（2）提高電池充電接受能力。對(duì)VRLA電池來(lái)說(shuō)，充電不足對(duì)電池的危害比過(guò)充電更嚴(yán)重，所以提高VRLA電池的充電接受能力尤其重要。在負(fù)極鉛膏配方中加入高穩(wěn)定性的膨脹劑和導(dǎo)電性添加劑，提高了充電接受能力。

（3）提高過(guò)放電性能。降低硫酸電解液的比重，并添加了特殊的電液添加劑，可以降低對(duì)極板的腐蝕，減少電液分層的產(chǎn)生，提高了電池的充電接受能力和過(guò)放電性能。

（4）采用安全閥。對(duì)于高原地區(qū)，由于大氣壓較低，特別調(diào)整了安全閥壓力值。