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铅酸蓄电池于1859年由G.Plante**报导,从此铅酸蓄电池被广泛应用到汽车、工业后备电源及其他用途。尽管一些新类型电池不断开发,但铅酸电池依然是主导品种,至今已有140多年的历史。随着阀控式铅酸电池技术的开发,由于这类电池在过充电过程中,正极产生的氧气在负极活性物质的表面吸收、还原,从而减少了水份的流失,实现了免加水的功能(即免维护保养)。
上世纪的50～60年代,密封铅酸蓄电池是使用无水硅胶(GEL)作电解液。直至70年代,由玻璃纤维(AGM)隔板加上硫酸液体作电解液组成密封铅酸蓄电池。虽然成本较低,但总体性能AGM电池不及GEL电池。
松下公司初于1935年生产富液式铅酸电池,1939年制造工业用蓄电池,上世纪50年代应用于电信公司,1967年又开发贫液型阀控式蓄电池,并为世界用户提供多种类型的阀控式铅酸蓄电池。松下公司初设计的**命电池的期待寿命仅为7～9年(20℃),直至1995年,松下公司应用许多关键技术与先进工艺,如板栅合金、活性物质配方、隔板材料及其它相关的**技术,松下公司实现了生产****命(LC-QA系列)的AGM阀控铅酸蓄电池,其设计寿命为13～15年(25℃),总体性能完全**过GEL胶体电池,且具有很高的性能价格比。
1 AGM电池改进设计与工艺
松下公司收集了本公司1000多例AGM故障电池,进行解剖、分析研究,得出许多可用数据,终获得造成电池劣化的主要因素有:正极板、电解液、安全阀及其密封性等为主要影响参数,并证实正极栅板的腐蚀是造成电池寿命恶化的大影响因素。其主要原因是:电池以定电压进行长期浮充时,充电电流将对正极栅板进行氧化腐蚀,使导电部分面积减少或正极栅板延伸降低了反应物质的紧贴程度(接触面积减少),造成有效反应物质减少,从而使放电容量下降,直至寿命终止。并针对这一主要因素进一步详细分析、试验、改进,其实验结果表明改善正极栅板的腐蚀可大大改善电池恶化,由此明确得出,使电池延**命的关键就是提高正极栅板的耐腐蚀性。
(1)改善正极栅板的腐蚀
为了提高负极吸收式的密封铅酸蓄电池的正极栅板合金的耐腐蚀性,曾对添加砷、银、锡、钙等元素的合金进行多次研究。考虑到“减液”特性、环保问题,以及成本因素、生产效率等因素,终选择采用铅钙锡合金。
为了达到减少腐蚀,延**命,对铅钙锡三元素合金的固溶界限和范围进行了充分实验评价,松下公司制作使用含有不同锡含量的正极栅板的电池,在加速寿命实验的过程中取样,分析并测定正极栅板的腐蚀量以及延伸程度,见图1(a)(b)。
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蓄电池结构特点:
电解质:呈凝胶状态，电解液无分层、电池循环性能好；电解液密度低、减缓对板栅腐蚀，电池浮充寿命长；
气相二氧化硅:采用进口气相二氧化硅，分散性能好，性能；
较板:放射状筋条设计、涂膏式活，大电流放电性能好；
隔板:胶体电池隔板，内阻小，孔率高，使用寿命长；
过量电解液设计:电解质载液量高，充满较板、隔板和壳体型腔，电池散热好，不易发生热失控现象；
胶体紧较群:防止活性脱落；
胶体蓄电池阀，灵敏度高，使用可靠；
电池壳体:槽、盖加厚设计，采用抗冲击、耐震动的ABS材料，运输、使用中无漏液、鼓壳等危险，可靠