胶体蓄电池适用于电动车辆

电动自行车的电池性能要求是多方面的，但最主要的是两项指标：续驶里程和循环寿命。

2000年初，笔者发表了胶体蓄电池适用于电动车辆一文，弓I起了蓄电池和电动车开发厂家的兴趣和关注，纷纷来电来信及来人了解详情，安排试用和商谈合作事宜。多年前就与我们合作的厂家、我们产品的用户及新近的合作者都想进一步了解胶体蓄电池的作用机理。本文就此谈谈自己的粗浅认识，并希望共同探讨。

为了文字简练，我们将胶体蓄电池写作Gel电（上接第14页）电极上物质的还原和氧化。过充失7水气体的产生使极板深处和远离电极集流体的物质进一步进行还原和氧化，形成活性物质，增加电池容量。在充电至水开始较大量分解的电位时（12V电池约为15.），电池约被充入60%~70%的额定容量。在以后的充电过程，包括分阶段减少电流的充电，都是在较大量水分解析气下进行的，其充电效率约为10%~15%.这一过程可以认为是气体产生过程是电极深处和远离集流体的物质进行还原、氧化的“开拓者”，或“掘进者”。当然也可以认为深处和远离集流体物质的转化和水分解反应伴随着发生。

5结论用生极板制造的密封铅酸蓄电池，采用内化成方法化成，其充电容量要达到额定容量的5~6倍。过充4~5倍额定容量的电量是必要的。

过充失水，产生气体，有利于电极深处和远离集流体的物质转化为电化学活性物质。

屠志秋、管春尧、戴德、朱明海、王友勇及张日坤等同志参加了试验工作。

池。

1Gel电池的循环寿命我们所说的Gel电池，并不包括国内经常出现的性能低劣的产品，而是国内、国际优良的Gel电池，这些产品寿命长是不争的共识。我们举过大量的例子，现在补充几例。

1.1最近，我们和一蓄电池厂合作参照牵引型电池的寿命测试方法进行12V―12Ah电动自行车电池的寿命试验。用36A恒流充电至145V，恒压充电55h，后以5（相当于20小时率放电深度为100%）。循环试验250次时，Gel电池放电终止电压仍在12V以上。

1.21999年11月，在曲阜召开的全国铅酸蓄电池专业委员会扩大会议上，浙江一电动车公司负责人告诉笔者，上海某蓄电池厂和我们共同制作了Gel电池送至该公司电动自行车上试用。用100%深度放电，经过250次循环，容量没有下降。对方解释，估计容量会下降10%左右，但骑车感觉不到容量下降。去年7月14日，金辉公司从南京天地集团买了5辆36V豪华型大陆鸽电动自行车装上金辉牌Gel电池作骑车试验，使其同AGM电池比较。2000年6月14日，随意抽测了一组电池。当一职工骑电动自行车从家中行驶10km来公司上班时，我们取出这组Gel电池未经充电，用5A放电，经117min3只电池电压降至10.51~10.70V之间，均一性很好。该电动自行车充电一次约行驶70km，计入10km的用电量，这组电池A放电仍在135min以上，和初始容量相等。3只Gel电池已使用11个月，行程约5000km.这次测试情况和浙江的试验结果是非常吻合的，说明Gel电池耐深放电循环使用寿命是很优越的。

我们以前介绍过德国阳光公司用于电动汽车的V―160AhDiyfitGel电池用了4a容量还在90%以上中指出：胶状电解质结构阻碍在铅的表面上PbSO4膜的结晶过程。因为PbSi3的颗粒和PbSO4大小相近，PbSi3颗粒侵入PbS4结晶区内，破坏了PbS4膜的均匀性，即提高了钝化层的穿透性，使之松动。段万普先生指出，PbS4和PbSi3晶体尺寸相近，会产生共晶，当极板缺水硫化时，PbS4不能像AGM电池那样生成致密的结构。PbSi3的溶解度比PbS4大3个数量级，极板重被稀H2SO4浸泡，PbSi3很快被溶解解钝化膜就呈现疏松多孔、表面积大的活性状可以猜想，胶体电解质抑制和减轻极板上生成PbS4钝化膜，促进了较深部活性物质参加电化反应，提高了活性物质的利用率和电池容量。由于胶体电解质减少了极板硫酸盐化，Gel电池出现了下列现象：（1）解剖使用中或废弃了的Gel电池很少看到硫酸盐化；~5a的Gel电池，电解质干涸，电压降为零，补液后充电，能很快恢复容量；相同的硫酸密度，Gel电池放电时电压高于AGM电池，下降也慢；放电后电压恢复快，间断放电累计容量增大；大电流放电和低温放电性能好；从作用机理和大量使用结果看，国际名牌产品和金辉牌Gel电池都证实了Gel电池寿命长。

3续驶里程长及其原理许多电动车厂要求做动力源的电池容量高，即续驶里程越长越好。有些蓄电池厂为了短期经济效益就将AGM电池极板变薄增加片数，电解质中酸的含量也越来越高，以牺牲寿命来提高容量。这种顾此失彼的办法是不可能使AGM电池在电动车辆上的使用走出困境的。

金辉牌Gel电池在保证寿命的前提下依靠Gel电池的机理提高Gel电池容量和续驶里程。

国外的Gel电池与同规格的AGM电池相比，容量有所下降，而金辉牌Gel电池初期容量不低于AGM电池，10次循环后明显高于AGM电池。以前的文章大量举证过，现再补充说明。

池用作UPS.和相同尺寸的AGM电池比较，Gel电池5C放电容量、循环寿命和均一性都明显优于AGM电池。出乎意料的是，两者开路电压都是13V.以15A（C）放电，AGM电池一接通电路，电压就将至12V以下，而金辉牌Gel电池放电近3min电压仍保持在12V以上。测电池容量时以105V为终点，较高的放电电压意味着放电时间延长，电池容量增加。同一种电池，用在相同的电路中，电阻大致相同，较高的放电电压意味着放电电流增大。电压增高，电流增大，双重地增大了Gel电池的放电功率。

我们以前介绍的36V大陆鸽电动自行车安装3只12V―12AhAGM电池最高时速为22km.金辉牌Gel电池时速达32km.后者的爬坡能力也明显高于前者。这种现象用上述机理解释就很自然了。电动车电池的放电是时断时续，电流忽大忽小，这样间断、变电流放电有利于Gel电池，使其累计放电容量增大。这些因素加在一起，使AGM电池续驶里程为40~45km，而Gel电池为60~75km.用在电动车上的金辉牌Gel电池充电一次比同规格AGM电池多走30%~50%的里程，是可以理解的。

应当指出，优良的Gel电池不仅要有好的胶体电解质，而且必须有好的蓄电池应用工艺（包括先进的胶体灌装设备，正确的充电工艺和优良的充电器等）。在上述几个显示金辉牌Gel电池高容量和长寿命使用的例子中，电动自行车好的电机和充电器是功不可没的。

虽然，AGM电池可以在原有基础上改进提高，但是，电动车辆要求电池耐深放电循环使用，这是AGM电池先天不足的，对现在电动自行车电池普遍存在使用寿命短的难题难以取得突破性进展，应当改弦更张。利用Gel电池的先天优势，代替AGM电池应用于电动自行车，目前可以保证使用1a.经过努力，近期内使金辉牌Gel电池在电动自行车使用寿命达到2a左右是可以做到的。

Gel电池具有充电一次行驶里程远和深放电循环使用寿命长的优势，这是电动车辆最重要的两个基本性能，是AGM电池无法比拟的，所以Gel电池适用于电动车辆。可以相信，当中国电动车辆广泛采用优良的Gel电池之日便是电动车辆腾飞之时。（下转第27页）在常温条件下，以5小时率电流放电25h，而后在环境温度为（±2）°C条件下静置12h，恒压14.4V充电，测定充电开始经过10min后的电流，实际上就是放出其额定容量的50%.如果极板湿膏量多，电池的实放容量就大。这样在按额定容量放电50%的情况下，可能是放出低于50%的实际容量。这时在进行恒压144V充电时，充电接受电流就不易合格，因此在保证电池额定容量的前提下，必须严格地控制涂板过程中的湿膏量，所以我们规定极板涂片后的极板湿膏量质量差为每片±3g这样才能保证充电接受项目的合格。

3化成硫酸密度对充电接受性能的影响国内外的资料证明，极板化成过程中的硫酸密度大小对蓄电池的的初期性能影响是很大的。随酸密度从1.02到1.08g/cm3逐渐升高，电池的初期性能也逐渐提高。这是由于正极板在密度较高的硫酸中化成活性物质组份中卩一Pb2较多的结果。如果在1.08~1.06g/cm3密度的硫酸中化成极板，电池的初期放电性能和容量均较高，这样也不利于充电接受能力的合格。而且由于酸密度的提高，延长了正极板化成好的时间。如果在1.01~1.02g/cm3密度的硫酸中化成极板，电池的初期放电性能和容量略低于标准规定，经过对比试验将化成用硫酸密度定为1.03~1.04g/cm3，这样既保证了电池的初期放电性能和容量，又使充电接受项目合格，当然这是对一定厚度极板而言。

4铅膏配方对充电接受项目的影响对引进的负极板配方经过多次生产工艺严格控制而生产的负极板进行充电接受性能试验，其合格率仅达到10%，由于BaS4和碳黑对负板板的性能影响是众所周知的，硬脂酸是干荷电负极板的阻氧剂。我们认为这可能是木素磺酸钠的投入量所影响的。由于木素磺酸钠这个膨胀剂的加入明显提高活性物质的利用率，当铅膏中木素磺酸钠的添加量为0.2%~0.3%时，活性物质的利用率可达50%以上。这样在容量放电时，电池的电压仍然很高，这样充电接受项目就不易合格。如果采用原来使用的工艺配方，也就是加0.7%腐植酸的配方制作负极板，电池的充电接受项目出现惊人的好，N100蓄电池的充电接受电流达到39A.但用此配方组装DIN88电池，其30s电压不合格。这两个配方各具特点，说明腐植酸的低温特性优于木钠配方。而木钠配方常温条件下的性能优于腐植酸配方，因此为了保证充电接受项目的合格而又能够保证蓄电池的大电流放电性能，综合了两个配方的特点，又了国外的铅膏配方，重新设计了负极板铅膏配方。用此配方制造的极板装配N标准电池和DIN标准电池既保证了充电接受项目的合格，又使DIN标准电池大电流放电30s电压高于9.0V.通过配方试验使我们充分认识了铅膏配方在解决蓄电池电性能方面的重要作用。特点是有机添加剂的投入对蓄电池各项指标的影响甚大。

以上是我们为解决生产DIN标准电池的充电接受性能而对生产工艺进行的探讨，当然影响因素还有很多，比如电池的结构、隔板的性能等。另外，上述的工艺研究是基于我公司的生产工艺条件而得出的结论，在不同的工艺条件下也可能得出不同的结论。