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长循环寿命阀控式固定型铅蓄电池的优势及结构特征

作者:时间:2013-11-28来源:网络收藏

1 概述

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/227777.htm

目前作为电池的电力储备系统主要以为主,也有比如钠硫电池、氧化还原电池、锂离子电池等系统,但是对于寿命性能、成本、设置空间等均存在着有待于进一步研发的各种课题。阀控式铅酸蓄电池有价格低、使用简单、可靠性好、安全性高等优点,但作为实用化电力储能用长寿命的电池还有待再开发。另外,近年来,太阳能发电、风力发电等与蓄电池组合的使用项目倍受关注,因此说,对长循环寿命阀控式固定型的需求量将有所增长。

公司现有循环寿命3000次的电池(LL系列),这种电池有待于进一步改良后作为储能系统使用。电力储备用阀控式长寿命化的开发已通过2001年~2003年度的独立行政法人新能源、产业技术综合开发机构(NEDO)、产业技术实用化开发费用赞助事业的批准,开发研制循环寿命4500次的电池。以下报告为开发的具体内容。

2 开发目标

开发目标如下:

(1)2V/1000Ah,2V/1500 Ah的大容量单体电池;

(2)循环寿命4500次(25℃环境、70%放电量);

(3)电池充放电效率87%。

3 电池的长寿命化

阀控式固定型铅酸蓄电池的结构示于图1。电池槽内插有正极板、负极板、玻璃纤维限液式隔板构成的极群、稀硫酸电解液及保持多孔体的活性物质。

固定型铅酸蓄电池的主要用途是应急电源和UPS等备用电源,但与这一产品相比原有的LL型号电池(3000次循环),在正极活性物质高密度化、负极添加剂方面有相应的改良,采用了适用于卧式结构和卧式使用的限液式隔板,使充电条件达到了最佳化等,提高了循环寿命性能。3000次循环寿命电池的寿命试验结果示于图2。到达寿命终止电池的解剖研讨结果列于表1。

循环寿命试验中达到3000次的电池解剖的结果显示影响寿命的主要原因是正板栅腐蚀、变形、正极活性物质成泥状化、负极板的硫酸盐化。为了提高循环寿命性能,以上述列出影响寿命性能的项目为重点进行改良。3.1 正极板

为提高正板栅的耐久性能,必须抑制板栅腐蚀和使腐蚀变形减小,板栅合金的选择不仅是减少腐蚀,还应使腐蚀均一、变形减小,选择Ca、Sn添加量最佳的配比Pb-Ca-Sn合金。为减少正板栅的腐蚀变形,实施板栅腐蚀变形的模拟试验后,再决定板栅的设计方案。

实际板栅腐蚀变形多半表现在表层的膨胀,因此为了做接近实况的模拟试验,从外部为板栅加热,由热量传导到板栅内部的情况构成板栅中的温度分布,将板栅温度上升导致的膨胀量,看作是铅腐蚀的膨胀量,再进行腐蚀变形模拟试验。解剖时的板栅温度分布示于图3。对板栅截面状况、粗筋和细筋条的变化进行模拟试验,其结果示于图4。通过试验得知板栅重量的增加限定在最小,并且与传统板栅相比,这种结构设计使板栅的腐蚀变形减小。

传统3000次循环的电池与新品电池循环寿命试验及板栅腐蚀量进行了对比,其结果示于图5。新品电池板栅的腐蚀量约是传统电池的65%,板栅的期待寿命是传统电池的1.5倍以上,循环寿命性能实现了4500次。因充电导致的体积变化等,使正极活性物质间的结合力减弱,导电性网格被破坏(活性物质软化、泥状化),这些通过提高活性物质密度,促使活性物质粒子间的结合点增强,有效地提高活性物质的牢固性。


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关键词: 铅蓄电池
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