電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
定義:電極主要由鉛及其氧化物制成,電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。英語:Lead-acidbattery。放電狀態下,正極主要成分為二氧化鉛,負極主要成分為鉛;充電狀態下,正負極的主要成分均為硫酸鉛。分為排氣式蓄電池和免維護鉛酸蓄電池。
電池主要由管式正極板、負極板、電解液、隔板、電池槽、電池蓋、極柱、注液蓋等組成。排氣式蓄電池的電極是由鉛和鉛的氧化物構成,電解液是硫酸的水溶液。主要優勢是電壓穩定、價格便宜;缺點是比能低(即每公斤蓄電池存儲的電能)、使用壽命短和日常維護頻繁。老式一般蓄電池一般壽命在2年左右,而且需定期檢查電解液的高度并添加蒸餾水。不過隨著科技的發展,鉛酸電池的壽命變得更長而且維護也更簡單了。
鉛酸電池最分明的特征是其頂部有可擰開的塑料密封蓋,上面還有通氣孔。這些注液蓋是用來加注純水、檢查電解液和排放氣體之用。按照理論上說,鉛酸電池需要在每次保養時檢查電解液的密度和液面高度,如果有缺少需添加蒸餾水。但隨著蓄電池制造技術的升級,鉛酸電池發展為鉛酸免維護蓄電池和膠體免維護電池,鉛酸電池使用中無需添加電解液或蒸餾水。主要是利用正極萌生氧氣可在負極吸收達到氧循環,可戒備水分減少。鉛酸水電池大多使用在牽引車、三輪車、汽車起動等,而免維護鉛酸電池使用范圍更廣,包括不間斷電源、電動車動力、電動自行車電池等。鉛酸電池依據使用需要分為恒流放電(如不間斷電源)和瞬間放電(如汽車啟動電池)。
當放電進行時,硫酸溶液的濃度將不斷降低,當溶液的密度降到1.18g/ml時應停止使用進行充電
蓄電池是1859年由法國人普蘭特(Plante)發明的,至今已有一百多年的歷史。鉛酸電池自發明后,在化學電源中一直占有絕對優點。這是因為其價格低廉、原材料易于獲得,使用上有充足的可靠性,適用于大電流放電及廣泛的環境溫度范圍等優勢。
普蘭特(G.Plante)于1859年發明鉛酸電池,已經歷了近150年的發展歷程,鉛酸電池在理論研究方面,在產品種類及品種、產品電氣性能等方面都得到了長足的進步,不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個經濟范疇,鉛酸電池都起到了不可缺少的緊要作用。
到20世紀初,鉛酸電池歷經了許多重大的改進,提高了能量密度、循環壽命、高倍率放電等性能。然而,開口式鉛酸電池有兩個主要缺點:①充電末期水會分析為氫,氧氣體析出,需常常加酸、加水,維護工作繁重;②氣體溢出時攜帶酸霧,腐蝕周圍設備,并污染環境,限制了電池的使用。近二十年來,為知道決以上的兩個問題,世界各國競相開發密封鉛酸電池,希望實現電池的密封,獲得干凈的綠色能源。
1912年ThomasEdison發表專利,提出在單體電池的上部空間使用鉑絲,在有電流通過時,鉑被加熱,成為氫、氧化合的催化劑,使析出的H2與O2重新化合,返回電解液中。但該專利未能付諸實現:①鉑催化劑很快失效;②氣體不是按氫2氧1的化學計量數析出,電池內部仍有氣體發生;③存在爆炸的危險。
60年代,美國Gates公司發明鉛鈣合金,引起了密封鉛酸電池開發熱,世界各大電池公司投入大量人力物力進行開發。
1969年,美國登月計劃實行,密封閥控鉛酸電池和鎘鎳電池被列入月球車用動力電源,最后鎘鎳電池被采用,但密封鉛酸電池技術從此得到發展。
1969-1970年,美國EC公司制造了約莫350,000只小型密封鉛酸電池,該電池采用玻璃纖維棉隔板,貧液式系統,這是最早的商業用閥控式鉛酸電池,但當時尚未認識到其氧再化合原理。
1975年,GatesRutter公司在經過許多年努力并付出高昂代價的情況下,獲得了一項D型密封鉛酸干電池的發明專利,成為今天VRLA的電池原型。
1979年,GNB公司在購買Gates公司的專利后,又發明了MFX正板柵專利合金,開始大規模宣傳并加工大容量吸液式密封免維護鉛酸電池。
1984年,VRLA電池在美國和歐洲得到小范圍使用。
1987年,隨著電信業的飛速發展,VRLA電池在電信部門得到迅速推廣使用。
1991年,英國電信部門對正在使用的VRLA電池進行了檢查和探測,發現VRLA電池并不象廠商宣傳的那樣,電池出現了熱失控、燃燒和早期容量失效等現象,這引起了電池工業界的廣泛討論,并對VRLA電池的發展前途、容量監測技術、熱失控和可靠性表示了疑問,此時,VRLA電池市場占有率還不到富液式電池的50%,原來提到的密封免維護鉛酸蓄電池名稱正式被VRLA電池取代,原由是VRLA電池是一種還需要管理的電池,采用免維護容易引起誤解。
1992年,針對1991年提出的問題,電池專家和加工廠家的技術員紛紛發表文章提出對策和看法,其中DrDaridFeder提出利用測電導的辦法對VRLA電池進行監測。I.c.Bearinger從技術方面評述VRLA電池的先進性。這些文章對VRLA電池的發展和推廣使用起了很大的促使作用。
1992年,世界上VRLA電池用量在歐洲和美洲都大幅度增加,在亞洲國家電信部門提倡全部采用VRLA電池;1996年VRLA電池基本取代傳統的富液式電池,VRLA電池已經得到了廣大用戶的認可。
發展
十一五期間,我國鉛酸電池市場規模迅速張大,產量均勻以每年約20%的速度快速增長,總體規模增長了2倍,由2005年的約7000萬多KVAh上升至2010年的14416.68萬KVAh。
2011年,我國鉛酸電池行業產銷規模均有所張大,利潤及銷售利潤均大幅上升,行業經營效益較好。2011年我國鉛酸電池行業的資產總額為880.91億元,同比增長39.35%;實現銷售收入965.15億元,同比增長32.40%;實現利潤總額57.20億元,同比增長10.81%,詳見前瞻《中國鉛酸電池行業市場前瞻與投資戰略規劃分解報告》。
與此同時,鉛酸電池技術經過多年發展,其比能量、循環壽命、高低溫適應性等問題已有所沖破。目前我國正逐漸縮小與國際領先技術的差距,在部分核心技術方面已達到國際水平,并且越來越多地進入國際市場。
隨著鉛酸電池行業競爭的不斷加劇,大型鉛酸電池加工企業間并購整合與資本運作日趨頻繁,國內優秀的鉛酸電池加工企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。正因為如此,一大批國內優秀的鉛酸電池品牌迅速崛起,逐漸成為鉛酸電池行業中的翹楚!
目前鉛酸電池產業發展中主要存在三個方面的問題:一是非法鉛酸電池和再生鉛加工企業依然存在,技術裝備水平不高,經營規范企業在市場競爭中仍處于不利地位,影響了行業的健康發展。二是少數企業無視國家危險廢物管理要求,違法從事廢鉛蓄電池收集、貯存和處置活動,大量廢鉛酸電池涌入非法回收利用渠道,使得規范的回收企業缺乏價格競爭優點。三是鉛酸電池行業缺少技術支持,經濟合理的污染治理技術,特別是蓄電池的清潔加工技術產業化運作分明不足,先進技術推廣不夠,制約了行業的技術進步。
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