【摘要】鉛酸蓄電池具有廣泛應(yīng)用，然而在使用中存在壽命和比能量較低、充放電產(chǎn)生氣體、充電時(shí)間長(zhǎng)能耗大、容易缺水等問題，如何更加合理的設(shè)計(jì)、使用電池，對(duì)于鉛酸蓄電池的發(fā)展非常重要。本文介紹了通過電極構(gòu)造和及時(shí)補(bǔ)水提高電池性能的方法。通過分別構(gòu)建組成合適的陽極和陰極，設(shè)計(jì)可以科學(xué)及時(shí)補(bǔ)充水的加水車，可以顯著提高電池使用性能。

【關(guān)鍵詞】電池? 電極? 補(bǔ)水

【中圖分類號(hào)】G633.7 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）19-0178-02

1.引言

鉛酸蓄電池及其優(yōu)良的性價(jià)比在電池領(lǐng)域中仍然占據(jù)統(tǒng)治地位，而其他電池領(lǐng)域的新技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展和深入也給鉛酸蓄電池帶來挑戰(zhàn)，鉛酸蓄電池只有在技術(shù)上不斷改進(jìn)和創(chuàng)新才會(huì)不被別的化學(xué)能源所代替。當(dāng)前，牽引型鉛酸蓄電池在使用中存在一些問題，主要體現(xiàn)為：（1）大電流充放電工作時(shí)帶來的負(fù)極硫化而導(dǎo)致極板衰竭直接影響到電池的使用壽命;（2）比能量低，鉛酸蓄電池的理論比能量值70w、h/kg，但實(shí)際只能達(dá)到10-50w、h/kg，主要原因?yàn)榉腔钚晕镔|(zhì)的體積較大，而活性物質(zhì)的利用率卻很低;（3）循環(huán)壽命低，主要體現(xiàn)在負(fù)極硫酸鹽化，隔板彈性疲勞，正極板腐蝕;（4）自放電、過充電產(chǎn)生大量的氣體，在充電末期和過充電時(shí)分解水產(chǎn)生H2和O2;（5）充電接受能力差，時(shí)間過長(zhǎng)，電能消耗大。因此，如何更加合理的設(shè)計(jì)、使用電池，對(duì)于鉛酸蓄電池的發(fā)展非常重要。

2.研究方法與內(nèi)容

從電池結(jié)構(gòu)上分析并改造，可以有助于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。比如，一種新型配方電池，該電池將不同配比的添加劑配方添加到正負(fù)極板中，所述配方包括鉛粉、硫酸、去離子水、纖維、橡木粉、硫酸鋇、碳黑、尹杜靈、石墨烯、高純石墨。在正極板中添加氧化度65-75%的鉛粉、二氧化鉛含量≥32%的紅丹、硫酸、純度99.5%的石墨和石墨烯等。在負(fù)極板中添加氧化度65-75%的鉛粉、硫酸、固形物含量≥93%的挪威木素、碳黑、尹杜靈、硫酸鋇和短纖維等。這種新型配方電池的制備方法，該方法包括以下步驟：（1）將稱量好的添加劑加入到合膏主機(jī)中，按下總啟動(dòng)按鈕，合膏系統(tǒng)將按設(shè)定好的程序自動(dòng)開始執(zhí)行;（2）和膏過程中正膏和負(fù)膏溫度均控制在50-60°C;（3）合膏結(jié)束打開倉(cāng)門，測(cè)鉛膏的視比重，如果比重超標(biāo)，加入水，攪拌，再檢測(cè)，直至合格，如果比重小于標(biāo)準(zhǔn)，開機(jī)攪拌直至合格;（4）記錄每次合膏過程的鉛粉、酸、水用量及終止比重?cái)?shù)據(jù)。通過將不同配比的配方添加到正負(fù)極板中，有效的改善了極板的導(dǎo)電性，提高了電池的初始容量及使用壽命，并且電池內(nèi)部反應(yīng)消耗水較少、減少加水次數(shù)，充放電次數(shù)由800次提高到1500次。

科學(xué)、及時(shí)的給電池補(bǔ)水，可以有效提高使用性能。以絕大部分電動(dòng)叉車使用的開口式鉛酸蓄電池為例，一部分水會(huì)通過電池注液口逸出造成電瓶缺水，久而久之極板實(shí)際作用面積減小，電解液濃度升高，從而使容量下降，板柵的腐蝕加速以及硫酸鉛還原困難，一般表現(xiàn)為容量下降、充電發(fā)熱。補(bǔ)水方面做得不夠好，表現(xiàn)在幾個(gè)方面：（1）補(bǔ)水不及時(shí)，導(dǎo)致電池嚴(yán)重缺水，容易造成電池溫度過高，使得極板表面的活性物質(zhì)脫落或者殼體變形， 造成極板不可逆硫酸鹽化;（2）補(bǔ)水過量，造成電池電解液溢出，導(dǎo)致電解液比重降低，表現(xiàn)出電池容量不足、使用時(shí)間短的問題，同時(shí)過多溢出的電解液累積在電池箱內(nèi)會(huì)造成腐蝕、電池漏電或短路，影響電池的容量性能及使用壽命;（3）補(bǔ)水純度不夠，沒有按照要求添加規(guī)定的蒸餾水，或者補(bǔ)水時(shí)帶入其他雜質(zhì)，導(dǎo)致電池自放電嚴(yán)重。通過設(shè)計(jì)蓄電池加水車，將有助于解決缺水及補(bǔ)水的問題。比如一種蓄電池加水車，通常包括自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)、流量指示器和加水車主體。自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)由在電池表面的注液塞、連接在注液塞之間的注水管以及連接加水車主體的T型部件構(gòu)成。在蓄電池內(nèi)設(shè)有液位檢測(cè)傳感器（蓄電池底部的壓力傳感器）并通過開關(guān)電路連接至水泵上。加水車主體由加水車車架、加水桶、水泵以及電源構(gòu)成，并且加水桶連接到通向注水管的水管上。通常將流量指示器設(shè)置在水管上。加水車的設(shè)計(jì)，具有以下技術(shù)效果：（1）取代人工補(bǔ)水。在鉛酸蓄電池正常使用過程中，平均每10天加水一次，在需要補(bǔ)水時(shí)，將加水車推到叉車加水區(qū)域，連接好子母接頭，打開啟動(dòng)按鈕即可自動(dòng)補(bǔ)水，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)停止補(bǔ)水，或手動(dòng)停止補(bǔ)水。（2）采用移動(dòng)加水車加水泵的注液系統(tǒng)避免了重力補(bǔ)水方法存在的不足，比如需要提供一定高度的平臺(tái)才能進(jìn)行補(bǔ)水、水位較低時(shí)不能將液位補(bǔ)滿。

3.結(jié)語

鉛酸蓄電池的研究意義重要，通過合理構(gòu)造電極和及時(shí)補(bǔ)水，可以有效提高鉛酸蓄電池的使用性能和壽命，對(duì)能源利用發(fā)揮積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖玥，陳志雪，孔德敏.2017年鉛酸蓄電池及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述[J].蓄電池，2018（6）：295-298.

[2]艾寶山，張建華，楊紹坡，馬基華.石墨烯在電動(dòng)自行車用鉛酸蓄電池中的應(yīng)用[J].蓄電池，2019（1）：46-50.

作者簡(jiǎn)介：

張家棠（2002.1-），男，漢族，江蘇宜興人，江蘇省宜興中學(xué)學(xué)生。