汽车用卷绕高性能铅酸蓄电池的开发.doc

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1、汽车用卷绕高性能铅酸蓄电池的开发作者：李美娟《化学与物理电源系统》总第25期摘要：近几年来，强烈要求提高汽车用铅酸蓄电池大功率输出输入性能的呼声日趋高涨。因此，日本新神户电机株式会社开发研制的汽车用卷绕结构高性能铅酸蓄电池已投放市场。新品电池极板面积是传统液式电池极板的2倍。新品电池采用特殊处理的隔板，提高了耐浸透短路性能，使隔板达成薄型化。为将极板制成柔软性能良好的卷绕结构，采用低粘度糊状活性物质，同时配备了新研制的涂填设备。新品电池大功率输出输入性能是传统电池的1.5倍。　　1前言　　随着对环保规定的严格化，将逐渐完善严格限制气体排放污染环境的标准

2、。汽车生产厂家针对怠速停行车、混合动力汽车高电压（42V）系统车等环保车型加大了开发力度。怠速停行车系统要求的铅酸蓄电池必须是当电机停止转动时确保通电，避免电机的频繁起动。另外，为使蓄电池更好地放电，要求在短时间内恢复充电性能。　　补助电力从安全性及适用性等方面来看是未来的发展方向，补助电力系统适用于各种系统的要求。作为汽车用铅酸蓄电池应特别适合低温起动和较高的可靠性能。目前，对电池大功率输出输入性能的要求越来越强烈，针对这一现状，公司对42V系统用电源-铅酸蓄电池状态的检测技术等进一步的开发完善。　　本文从对蓄电池大功率输出输入性能强烈要求的角度及优

3、于传统电池的观点出发，研发新型铅酸蓄电池，极群采用卷绕结构。卷绕结构的铅酸蓄电池只是在海外（技术较强的）厂家有生产，目前在日本象这种结构的铅酸蓄电池为首创，以下就新开发的高性能卷绕结构汽车用铅酸蓄电池作以阐述。　　2卷绕结构高性能铅酸蓄电池的研究课题　　卷绕结构高性能铅酸蓄电池研究的主要课题项目列于表1，主要课题为低电阻。新品电池正、负极板均为低电阻的薄型大面积极板。隔板采用薄型贫液式，同时研讨了可提高抗张强度及耐浸透短路性能，并试制成功比传统产品低的电池连接部件。另外，在制造方法上探讨了活性物质铅膏的充填方法及薄型极板的卷绕方式。3卷绕高性能铅酸蓄电

4、池的结构　　高性能铅酸蓄电池的解剖结构如图1所示。该产品与传统产品相比最大的不同之处是极群为卷绕式。　　4薄型大面积极板的研究　　4.1 极板的研究　　为谋求大功率输出性能，就极板薄型化进行了探讨，达成正极板薄型化的主要课题是板栅耐腐蚀性能的提高。另外，从卷绕结构来看，对极板柔软性能有严格的要求。新品电池正板栅使用的不仅是铅、钙、锡合金压延的铅带，而且耐腐蚀性能好，并具有柔软的特性，还可采用自由钙、铅、锡合金压延的铅带。图2所示铅锡合金中锡含量与腐蚀层厚度的关系。铅、锡合金压延铅带的耐腐蚀性能受锡含量的控制，因此，为采用耐腐性能最佳的耐腐合金，选择合金

5、中耐腐蚀层厚度小的锡含量值。其结果是从降低铅酸蓄电池到达寿命终止的腐蚀量来考虑也应降低板栅厚度，但又必须确保铅酸蓄电池寿命要求的板栅厚度，以上试验证明可将传统电池正板栅厚度削减约50%。负极板也采用自由钙、铅、锡合金压延铅带，将负极板的厚度约削减50%，制成柔软性能好的负极板。　　4.2 活性物质铅膏的研究　　一般铅酸蓄电池活性物质铅膏，粘度在200~400kpa.s，这种粘度的活性物质涂在板栅上具有柔软性，但易出现板栅变形、断裂。因此，研究出粘度为0.5~15kpa.s的低粘度活性物质铅膏。正极铅膏主要原材料是一氧化铅和四氧化三铅与水混合。传统电池的

6、铅膏硫酸含量少，活性物质孔率高，但新开发的活性物质铅膏最初孔率不足，活性物质利用率低。因此，为提高活性物质的利用率在添加剂方面进行了多方面的研究。　　图3表示本次开发的氧化铅反应化合物的配比量与活性物质利用率的关系。随着化合物配比比率的增加，活性物质利用率也随之增加。但是当配比比率过量时，循环寿命将受到影响，因此，在大容量电池中配比决定了循环寿命。　　负极铅膏以氧化铅为主要原材料，在其中添加少量的木素、石墨、硫酸钡可提高充电接受性能，为配比最佳化。　　5板栅结构的研究　　5.1板栅耳　　正、负极板栅耳部位于极群的上部对齐排列。另外，加宽了极群外围板栅的

7、耳部，其结果是板栅耳部的截面积与传统产品相比增加到150%。　　5.2单格连接　　单格连接可靠性好，为穿壁焊方式，这种方式将限制极板的高度，同时为了达成低电阻的穿壁焊部位，认真研究了穿壁焊部位的截面形状，焊接夹具按新标准进行设计，与传统产品相比高度为90%，穿壁焊接部位的截面积为200%。　　6薄型贫液式隔板的开发　　为谋求极群低电阻化，研究了贫液式薄型化隔板。如果制成贫液式薄型化隔板，在电池槽化成及过放电时易产生浸透短路，因此，试采用一种可防止贫液式短路的表面处理。图4所示为防止短路表面处理效果的示例，过放电放置次数与浸透短路的关系。过放电后恢复充电

8、，终期充电电流高时，即表示短路。因此为缩短试验周期，减薄贫液式隔板，加速到达短路期，在未经处理