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胶体电池和AGM电池对比分析

文章出处:宏锐电气人气: 发布时间:2017-6-16 16:16:49
 一、铅酸蓄电池从问世到如今,一直是军用民用领域中使用最广泛的化学电源。由于它使用硫酸电解液,运输过程中会有酸液流出,充电时会有酸雾析出来,对环境和设备造成损害,人们就试图将电解液“固定”起来,将电池“密封”起来,于是使用胶体电解液的铅酸蓄电池应运而生。
初期的胶体铅蓄电池使用的胶体电解液是由水玻璃制成的,然后直接加到干态铅蓄电池中。这样虽然达到了“固定”电解液或减少酸雾析出的目的,但却使电池的容量较原来使用自由电解液时的电池容量要低20%左右,因而没有被人们所接受。
我国在50年代也开展了初期胶体电池的研制工作,到60年代末也就基本上停止了。然而70年代后期至80年代,国内又有一些非电池行业界的人利用媒体大肆鼓吹自己发明了固体电解质的铅蓄电池,宣称使电池容量和寿命提高1倍。这种经不起事实检验的肥皂泡式的“发明创造”,不仅未能使铅蓄电池性能有所提高,而且还败坏了胶体蓄电池的名声。
几乎在研制胶体电池的同时,采用玻璃纤维隔膜的阴极吸收式密封铅蓄电池却诞生了,它不但使铅蓄电池消除了酸雾,而且还表现出内阻小、大电流放电特性好的优点。因而在国民经济中,尤其是原来使用固定型铅蓄电池的场合,得到了迅速的推广和应用,于是人们就把胶体铅蓄电池抛在脑后了。
二、电池的工作原理
不论是采用玻璃纤维隔膜的阀控式密封铅蓄电池(以下简称AGM密封铅蓄电池)还是采用胶体电解液的阀控式密封铅蓄电池(以下简称胶体密封铅蓄电池),它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的。
电池充电时,正极会析出氧气,负极会析出氢气。正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。析出的氧到达负极,跟负极起下述反应,达到阴极吸收的目的。负极析氢则要在充电到90%时开始,再加上氧在负极上的还原作用及负极本身氢过电位的提高,从而避免了大量析氢反应。
AGM电池而言,AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液,但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。
对胶体密封铅蓄电池而言,电池内的硅凝胶是以SiQ质点作为骨架构成的三维多孔网状结构,它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后,骨架要进一步收缩,使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间,给正极析出的氧提供了到达负极的通道。
由此看出,两种电池的密封工作原理是相同的,其区别就在于电解液的“固定”方式和提供氧气到达负极通道的方式有所不同。
三、电池结构和工艺上的主要差异
AGM电池使用纯的硫酸水溶液作电解液,其密度为1.29—1.3lg/cm3。除了极板内部吸有一部分电解液外,其大部分存在于玻璃纤维膜之中。为了给正极析出的氧提供向负极的通道,必须使隔膜保持有10%的孔隙不被电解液占有,即贫液式设计。为了使极板充分接触电解液,极群采用紧装配的方式。
另外,为了保证电池有足够的寿命,极板应设计得较厚,正板栅合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。
胶体密封铅蓄电池的电解液是由硅溶胶和硫酸配成的,硫酸溶液的浓度比AGM式电池要低,通常为1.26~1.28g/cm3。电解液的量比
AGM电池要多20%,跟富液式电池相当。这种电解质以胶体状态存在,充满在隔膜中及正负极之间,硫酸电解液由凝胶包围着,不会流出电池。
由于这种电池采用的是富液式非紧装配结构,正极板栅材料可以采用低锑合金,也可以采用管状电池正极板。同时,为了提高电池容量而又不减少电池寿命,极板可以做得薄一些。电池槽内部空间也可以扩大一些。
四、电池放电容量
初期的胶体蓄电池的放电容量只有富液式电池的80%左右,这是由于使用性能较差的胶体电解液直接灌入未加改动的富液式电池之中,电池的内阻较大,电解质中离子迁移困难引起的。
近来的研究工作表明,改进胶体电解液配方,控制胶粒大小,掺人亲水性高分子添加剂,降低胶液浓度提高渗透性和对极板的亲合力,采用真空灌装工艺,用复合隔板或AGM隔板取代橡胶隔板,提高电池吸液性;取消电池的沉淀槽,适度增大极板面积活性物质的含量,结果可使胶体密封电池的放电容量达到或接近开口式铅蓄电池的水平。
AGM式密封铅蓄电池电解液量少,极板的厚度较厚,活性物质利用率低于开口式电池,因而电池的放电容量比开口式电池要低10%左右。与当今的胶体密封电池相比,其放电容量要小一些。

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