從電動車發展看鉛酸蓄電池將來趨勢

八月長安，但對中國電動車行業來說，這個八月卻不見得有多“安”。我國電動車的銷量，八月來遭遇了一次“滑鐵盧”似的負增長。

8月12日，中汽協發布數據顯示，7月中國新能源乘用車與商用車累計銷量為8萬輛，同比下跌4.7%。

對于新能源汽車銷量的負增長，雖然是預料之中的事兒，但還是給一些從業者，以及相關從業者帶來了不小的心理沖擊。

不過，大家也不用杞人憂天，從長遠來看，7月新能源汽車銷售出現的負增長，只是暫時的，這是意料之中，也是情理之中的事。

八月對于中國的新能源汽車行業而言，意味著汽車銷售不再能過度依靠于補貼。對于市場發展而言，終將依賴需求和有效的供給來驅動，補貼的影響也終將會越來越小。

從這個意義上來講，汽車銷售市場必將會逐漸的回歸到正常和理性的發展路線上。

此外，對比近年來我國電動車保有量的發展情況與銷售情況，增長趨勢還是比較樂觀的，且與其相應的動力電池的需求量，增長也很樂觀。

截止2019年7月，我國新能源汽車2019年的產銷分別完成70.1萬輛和69.9萬輛，其中純電動車產銷分別完成55.8萬輛和55.1萬輛；插電式混合動力汽車產銷分別完成14.1萬輛和14.6萬輛；燃料電池汽車產銷分別完成1176輛和1106輛。

同時，截至2019年7月，我國動力電池2019年的產量累計為49.2GWh，其中三元電池產量累計31.7GWh，占總產量64.5%；磷酸鐵鋰離子電池產量累計15.3GWh，占總產量31.1%；其他材料電池產量累計2.1GWh，占總產量4.3%。

此外，截止2019年7月，我國動力電池2019年的裝車量累計為34.7GWh，其中三元電池裝車量累計23.4GWh，占總裝車67.5%；磷酸鐵鋰離子電池裝車量累計10.4GWh，占總裝車量29.9%。

一

目前，除了動力鋰離子電池外，我國動力蓄電池的需求量增長也很明朗。

隨著電動車的發展，與其配套的鉛酸電池也得到了相應的發展。不過，蓄電池的使用壽命是制約著電動車發展的緊要因素之一，所以，提高鉛蓄電池的使用壽命至關緊要。

影響鉛酸電池使用壽命的因素主要包括，與之相配套的充電器、自身質量、用戶使用方式是不是正確等。

先來看看要怎么樣提高蓄電池的質量。提高蓄電池質量，可以考慮從以下幾個方面進行入手研究。

首先可以從鉛膏及固化入手，鉛膏添加劑是從事鉛酸蓄電池研究的人員長期研究的內容之一，鉛膏主要作用是改善正極的導電性能，增加正極的孔率，改善負極充電接受能力和戒備極板的硫鹽化。

固化方面是使電池極板的成分由3BS變成4BS，以提高蓄電池的壽命。

其次可以從板柵材料入手，目前電動車鉛酸蓄電池多屬于閥控式、密封蓄電池，這類電池板柵一般使用Pb-Ca-Sn-Al-合金，由于該合金在充電時析氫量下降，使其實現了閥控密封，但該合金的界面狀況不理想，充電接受能力較差，放置較長時間后再充電，能力也不盡如人意。

經過大量的合金研究，目前主要的方向是在Pb-Ca-Sn-Al合金的基礎上添加稀土元素，以期改善板柵的性能。

此外，在鉛鈣合金的成分上做了大量的工作，低鈣高錫的正板柵對性能有著積極的影響。

然后可以從化成入手，往日是使極板化成，這種化成過程過于復雜，不易控制。目前正在積極研究電池化成，這種化成提高了電池的平均性和一致性，具有延長使用壽命的優勢。

再來看看充電器和電池的使用情況。蓄電池在充電時有接受電量能力的自身規律，所以充電器非得要與之相配套，非得要適應蓄電池。

此外，很多充電器沒有高耐震的功能，遭受過震動后，其內部的電位器會漂移，導致充電狀態不正常。由于鉛酸蓄電池的記憶效力不是很強，常常是完全放電，這對電池的使用壽命影響很大 。

多數充電器在指示燈變燈指示洋溢電以后，電池充入電量可能是97%～99%。雖然僅欠充電1%～3%的電量，對續行能力的影響幾乎可以忽略，但是也會形成欠充電積，所以電池洋溢電變燈以后還是盡可能持續進行浮充電，這樣對抑制電池硫化也是有好處的。

電池放電以后就開始了硫化過程，及時充電可以清除不嚴重的硫化，否則這些硫化結晶會聚積而逐步形成粗大的結晶，一般的充電器對這些粗大的結晶是無能為力的，會逐步導致電池容量的下降，從而縮短了電池的使用壽命。

二

目前，除了動力鋰離子電池外，我國動力蓄電池的需求量增長也很明朗。

電動車所用的動力鉛酸電池種類多樣化，包括雙極性鉛酸電池、水平鉛酸電池，以及卷式電池等。

雙極性密封鉛酸電池最早是由美國Arias公司開發的，是一面有正極活性物質，另一面有負極活性物質的堅實薄片極板的電池，具有較高的比能量。

在雙極性電池中，非得有兩個單極性電極，即與正極端子連接的具有正極活性物質的單極性正電極和與負極端子連接的具有負極活性物質的單極性負電極。

雙極性鉛酸電池幾乎沒有單格電池的內電阻，其總電阻約是一般蓄電池總電阻的1/5。內阻的減少能使蓄電池輸出比較大的功率，可以用于驅動電動車，提高電池壽命，減輕電池質量，降低結構成本。

一般鉛酸蓄電池的極板是豎立著放置的，而雙極性鉛酸電池的電極是平臥著放置的。電極水平臥著放置是為了戒備電解液層化，和活性物質剝離，以及便于采用輕量薄形電極基片。

通過采用雙極性結構，大大減輕了鉛酸蓄電池的質量，提高了設計效率。如表1，是對傳統的12V12Ah鉛酸蓄電池與雙極性24V12Ah鉛酸蓄電池零件分析質量的比較。

表1. 12V12Ah傳統電池與24V12Ah雙極電池比較

從表1中可以看出，總計質量減輕了46%，質量的減輕主要與諸如活性物質利用率提高等因素相關。

雙極性鉛酸電池與其他蓄電池相比，具有多方面的顯著優勢，包括成本低、能量高、容量大、技術安全、不污染環境、不需要維護，以及壽命長等。

水平鉛酸電池最早是由美國Electrosource公司開發的，免維護、輕量的水平密封鉛酸蓄電池，比功率較大，比能量也高于一般的鉛酸蓄電池。

水平鉛酸電池的專利技術是將玻璃纖維表面冷擠壓鍍覆鉛錫合金，玻璃纖維確保了高的拉伸強度，消除了對鉛添加劑的需求，鉛顆粒結構具有很高的腐蝕阻抗性 。

加工水平電池的過程是，將復合鉛絲織成鉛布作為正負極的基極，代替鑄造板柵，減輕了質量，并大大的提高了耐腐蝕性，采用復合鉛絲可減少常規電池所需的67%的鉛。

這種電池采用準雙極結構，在一塊平面鉛布上，一邊涂正膏，一邊涂負膏，中間有導電用的鉛絲，并涂有絕緣高分子涂層，以防正負極短路和自放電。

水平鉛酸電池極板水平疊放，處理了一般鉛酸蓄電池中的電解液分層問題，電池的正負邊極板都為單極性的極板，中間的雙極性極板用塑料框架固定，以加強電池的耐震動能力，同時確保電池在使用壽命周期 內保持恒定的組裝壓力。

水平電池的主要不足是深循環壽命低，研究者正在積極開發提高水平電池循環壽命的辦法。

水平電池是如今鉛酸電池中發展比較好的，隨著水平電池壽命的提高，必將會在很大程度上提高其作為電動車車用動力電池的競爭力。

卷式電池最早是由瑞典OPTIMA公司開發，并且在非洲、亞洲、歐洲及南美等多個國家銷售。

卷式電池采用電池單元螺旋卷繞技術，將正極板、固體酸和負極板緊緊地螺旋卷繞成卷。正極板采用氧化鉛，負極板采用超純鉛，極板很薄，正負極夾玻璃棉隔板并緊緊地卷繞成卷，可保持穩定的組裝壓力，內阻極低，大電流放電性能較好。

卷式電池的設計和較高的極板壓縮率，可戒備活性物質脫落，高純度的鉛錫合金板柵可減緩硫酸的腐蝕，所有這些都能確保該電池具有較高的循環壽命，較好地滿足動力設備需要。

卷式電池的極板采用了超純鉛，且采用了螺旋卷繞結構，從而使總反應面積數倍增大，又因為極間距較薄，內阻較低，所以可輸出功率較大，為9.5kW。

卷式電池的快速充電性能較好，最高可用300A的電流進行充電，在100%放電狀態下可在不到1h充分。

卷式電池神奇的螺旋卷繞結構決定了它在抗震動，和沖擊方面的性能要優于平板式的電池。

依據探測，卷式電池至少能抗4級震動12h，以及6級震動4h后一點也不損壞，而傳統電瓶則最多能抗4級震動4h，以及6級震動1h后便不能用了。

依據美國SAE探測，卷式電池在100%放電后，其復充電全電量恢復次數可達40次以上，而傳統的起動電瓶一般都是嚴禁100%放電的，因其100%放電后電瓶的損壞情況很嚴重的，即使能再充電也無法恢復其原來的儲電量，所以，卷式電池更顯安全可靠。

此外，卷式電池在放置不用250d后，其儲電量才下降50%，比傳統的起動電瓶一般每月都要給其復充電方便了很多。

目前，電動車所使用的動力電池主要是密封的鉛酸蓄電池，金屬氰化物鎳電池和鋰電池是鉛酸蓄電池的主要競爭者。

所以，惟有進一步從改進柵板合金、采用活性物質添加劑、薄極板、雙性技術、交替技術、卷繞技術等方面進行研究，來提高深放電循環使用壽命，才能提高鉛酸蓄電池的競爭力。

雖然鋰離子電池近年來勢頭迅猛，發展前景廣闊。不過，隨著電池技術的進一步發展，鉛酸蓄電池在將來的市場上仍舊會具有較強的競爭力。

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