长寿命电动车电池极板工艺研究

中国的电动助力车电池在借鉴小型密封电池、启动电池技术的基础，经历了研制开发、改进提高的过程，作为一项新兴产业，现正处于快速发展的时期。电动助力车组装厂和用户对DZM电池的认识，也经历了一个由浅入深、逐步提高的过程。最初只注重容量（实际是初容量），谁的容量大，跑得远、就用谁的电池。现在则重点要求寿命长，耐过充电、过放电，大电流放电性能好等。但绝大多数使用者并不具备专业的知识，每次起行后，充电的时间长，有的甚至骑行几千米也进行长时间充电，绝大多数是过充电。“电池不是用坏的，而是充坏的”这句话高度概括了这一现象。

还有一种情况是，用户在顶风行驶、上坡、加速、行驶距离远时，强制让电池“出力”。甚至在显示没电了，停一段时间电压又回升了，用户又继续使用“回升电压”，造成电池过放电。电动助力车在使用中，电池的过充电、过放电是经常发生的。严峻的现实迫使电池厂家在电池性能上进行改进，特别是在电池耐过充电、过放电方面提高其性能，延长电池的使用寿命。

1提高电池耐过充电、过放电性能的措施

根据现有的理论和研究成果，过充电对电池的危害主要是对正极造成危害。在经过多次过充之后，正极活性物质的结构将发生变化，颗粒的连接将变得松弛，失去电化学活性。生成的过量氧将不能完全在负极复合而导致失水，最终使电池失效。

过放电对负极危害最大。多次过放电使生成的PbSO4结晶涨大，不但其自身难于还原而失去作用，还堵塞了孔道，使内层活性物质不能与H2SO4进行电化学反应而失去作用，容量下降，最终使电池失效。

要提高电池耐过充电、过放电的能力，是一个系统问题，无法找出一个简单的方法办到。

由于铅酸蓄电池的理论不完善，许多问题还没有弄清，要进行改进就要靠大量的实践。首先，要确定和寻找合适的添加剂，然后将其合理地组合，使它们充分发挥各自的作用，不足之处则互相补偿；对所用原材料要有明确的技术要求，对每道工序和制造环节要制定正确的工艺和检验标准，整个过程要在受控状态下进行。

1.1活性物质添加剂的选用

1.1.1正极添加剂

正极添加剂的配方材料及其含量：混合石墨 （高纯石墨+Z1） 0.3%~1.0%；磷酸 0.2%~1.0%；大分子有机物E2 0.05%~2.0% ；PTFE乳液 0.1%~0.5%；短纤维 0.1%~0.2%

混合石墨的作用是使PbO2晶体变为松枝状，使活性物质孔率增大，导电性变好。同时，增加析氧过电位，减少析氧速度。有人认为加入碳素在100次循环后消失，对总的寿命周期没起作用，这种看法有待商榷。添加剂在循环过程中所起的作用分为长期、中期和短期。这要根据所用添加剂起的作用和要达到的目的来决定。碳素在整个寿命周期是起了作用的。在最初起的100次循环内对提高电池容量、减少析氧速率和大电流放电等起了作用。此后，留下空隙，增加了比表面积。不加碳素的电池，上述性能就差得多。

加入磷酸是为了减少活性物质的松弛和脱落，延长寿命。PO42-在正极中有平衡Pb4+电场的作用。PTFE乳液和短纤维在高电场下稳定，在电池整个循环周期不受破坏。二者共同组成了强固的网络，增强了活性物质的强度。早在1980年，吴寿松先生对PTFE乳液的应用就作了论述。乳液的用量要适度，加的过多易成橡皮膏，不好涂板。有的用PTFE粉末加在正极膏中，事实证明没起作用。其原因是粉末在活性物质中不能形成网络，对克服石墨的松散性没有好处。实验证明，该极板耐过充过放。

正极历来未见加有机物。加入大分子有机物E的目的是使其在化成充电和电池活化过程中，在正极高电位下全部氧化消失。作用是：留下较大的孔，以利传质；其二，阻止负极的有机物在正极被分解，保持负极有机物的有效数量。10多年前，此方法就在生产启动电池和叉车电池时使用过，效果显著。

1.1.2 负极添加剂

负极添加剂配方材料及其含量：超细硫酸钡 0.3%~1.0%；高纯腐殖酸 0.3%~1.0%；新木素 0.1%~0.5%；乙炔黑 0.2%~0.8%；短纤维 0.05%~0.2%

注：超细硫酸钡 、高纯腐殖酸、新木素、乙炔黑总量为1.6%~2%。

以上无机添加剂和有机添加剂的合理组合，配比非常重要。合理的组合配比可以有效地提高输出容量、延长循环寿命和抑制氧气的发生。关于它们的作用，诸多文献已有详述。应该强调的是，在DZM电池中，木素的用量不能应为和膏工艺不好掌握而用得过少。足量的木素才能保证在电池整个寿命周期起作用。超细硫酸钡BaSO4不能用得过多，应为它不导电。新木素主要成分为橡木粉、单宁、木质素等组成，性能与进口相当，价格为进口木素的一半以下。

DZM电池是荷电出厂，负极板除了在水洗后浸渍中选择性地使用抗氧剂外，在和膏配方中没有必要加抗氧剂，以免对电池提高耐过充电、过放电和充电接受能力不利。生产过程中的轻微表面氧化可以在充电活化过程中予以还原。1.2 电解液添加剂

根据活性物质添加的种类选择相匹配、相适合的电解添加剂，电解液配方的材料及其含量：H3PO4 0.1%~1%；NmSiO23 0.1%~0.5% ；KHSO4 0.5%~2%