什么是铅酸蓄电池，普通铅酸蓄电池的功用与工作原理
来源：宝鄂实业
2019-03-23 09:27
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蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转换为电能，也能将电能转换为化学能。蓄电池是汽车上比较重要的电源。它有很多作用，如下所述。
1.发动机起动时，蓄电池向起动机和点火系统供电。
2.当发动机低速运转、发电机电压较低或不发电时，蓄电池向供电系统供电，同时向交流发电机交流磁场绕组供电。
3.当发动机中高速运转、发电机正常供电时，将发电机剩余的电能转化为化学能储藏起来。
4.当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。
5.稳定系统电压、保护电子设备。因为蓄电池相当于一只大容量电容器，所以不仅能够保持汽车电路系统的稳定，而且还能吸收电路中的瞬时电压，防止电子设备击穿损坏。
起动发动机是蓄电池最主要的功用。起动发动机时，蓄电池在5S~10S内，要向起动机连续供给强大电流(汽油机200～600A，柴油机800~1000A)。因此，对蓄电池的要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力。如果蓄电池容量不足或内阻过大，就不能供给强大的电流，发动机就不能起动。汽车用蓄电池是起动用蓄电池，而不是储存用蓄电池。不仅容量充足，其显著特点是瞬间能提供大电流放电起动发电机。
蓄电池的工作原理
蓄电池的充电和放电过程是一种可逆的化学反应，充电过程是将电能转换为化学能储存在蓄电池中，放电过程是将化学能转变为电能供给汽车用电设备。
我们上半年对电工行业进行了集中调研，除了发电设备行业外，其他领域没有明显的急剧下滑，行业集中度进一步提升，面临的资金压力也比较大，”9月14日，中国电器工业协会副秘书长白文波透露，“浙江许多民营企业的授信额度已被取消，几千万元的贷款都需要提交省行审批。”
铅酸蓄电池行业就正在经历这一幕。
本就产能过剩，市场又被锂电池挤压，而且包括铅价在内的综合成本不断上涨的铅酸蓄电池行业，纵然上半年同比产值增加，但利润却大幅下滑。
压力空前的铅酸蓄电池产业，出路到底在哪里？
生存空间急剧缩小
“我国是铅酸蓄电池第一生产大国、消费大国和出口大国，其产量约占世界总产量的1/3”——这是该行业留给大众最普遍的印象。近年来，尽管在环保压力下实施了市场准入政策、进行清洁化生产，但铅酸蓄电池一直以来的产能过剩、低价竞争、高端产品不足、高端人才匮乏、用工紧张、铅价上涨的行业环境并未得到改善，其面临的政策环境和市场环境，也愈发严苛起来。
除了来势汹汹的锂电池，液流电池、燃料电池、钠盐电池、镍氢电池等也虎视眈眈。在多方围剿下，市场空间被严重压缩的铅酸蓄电池产业，正面临着前所未有的危机。
据沈阳蓄电池研究所副所长伊晓波介绍，在国家政策的拉动下，从2014年开始，我国锂电池的产业增长率分别为368%、324%、78.6%，目前国内锂电池生产企业已接近200家，总产能超过170GWh。而2017年我国动力电池的出货量仅为37.06GWh，预计2018年锂电池的需求量为42.4GWh左右，产能利用率仅有四成。
如果按一辆新能源汽车配50kWh电池计算，现有锂电池的总产能可以装配350万左右辆车，即使按照规划，2020年中国新能源汽车的销量达到200万辆，那么锂电池的需求量也只有100GWh左右。“因此，锂电池产能过剩已成定局，但2018年还有大量动力锂电池项目建成并投产。而其过剩产能的消化方向之一，便是铅酸蓄电池已有的市场。”伊晓波表示。
最大的冲击来自于动力电池市场上。即将于2019年4月15日起正式实施的《电动自行车安全技术规范强制性国家标准》规定，和即将出台的“低速四轮车标准”“电动快递运输车标准”等，也都给锂电池快速进入提供了有利条件，而铅酸蓄电池则在电动自行车和低速电动车领域面临出局风险。
第二个较大的冲击，来自通信、储能电池市场。据悉，2017年10月铁塔公司宣布将全面对退役动力锂电池进行梯次利用，到2020年国内退役锂电池容量约有2420万kWh转入梯次利用市场。考虑梯次电池剩余容量80%、可用率70%的情况，2020年可利用梯次电池约可满足铁塔公司38%需求。
“尽管铁塔公司的高管表示，梯次利用还在一个实验阶段，并且面临着安全性、高低温、过充电等很多难以解决的问题，但若‘如愿以偿’，到2020年，通信及储能铅酸蓄电池市场将萎缩至少35%。”伊晓波告诉中国工业报记者。
“环境窘困，道路艰辛”——对当下的铅酸蓄电池产业，伊晓波给出了八字评价。
质量重居核心地位
在伊晓波看来，未来铅酸蓄电池产业的发展，首先要借力国家对再制造产业的支持，其次，要支持有条件的企业跳出国内价格战，在国外建厂走向国际。
采访中，理士国际技术有限公司副总裁董捷给中国工业报记者算了一笔账：“铅价高出16%，用工成本高出1%~2%，再加上4%的消费税，还有关税，也就是说，同等的铅酸蓄电池产品，国内的成本要比国外高出25%左右，毫无竞争优势了。所以，现在要么就在国内自相残杀，要么就在国外建厂。”
再次，在产能过剩、低价竞争、成本增加的窘境中，行业自身要加快转型升级，进行产品、技术、装备的升级，优化产品结构，提升能量密度、优化产品工艺，加快推进智能制造等。
“其实，从产业发展角度来说，我们欢迎竞争，希望通过激烈的竞争淘汰一批落后企业，压缩行业产能，提升产业集中度，使行业发展健康起来。”伊晓波表示。
事实上，随着清洁化生产的推行，以及中国铅酸蓄电池行业的技术进步和采用国际标准的进程加速，近十年来，铅酸蓄电池产品的质量水平也在不断地提高。可以说，目前企业产品质量水平的差异化正在逐渐缩小，产品质量总体水平达到国际同类产品水平。但客观而论，在质量稳定性、质量一致性方面，我们与国际先进工业国家的产品还存在较大差距。
此外，由于近两年原材料涨价、市场低价竞争，行业内出现了零部件降级、废料利用、偷工减料等现象，给产业发展带来了极其恶劣的影响。“在质量、能耗、损耗、效率、智能、环保等未来铅酸蓄电池产业的六大主题中，产品质量重居核心地位。”伊晓波强调说，要从原材料、配套件、过程控制、检验、承诺等各个环节入手，全方位提升产品质量。
智能制造设计优先
“目前不少企业都在尝试打造自动化工厂、数字化企业，推进智能制造，这是铅酸蓄电池行业近五年追求的目标，即用最先进的信息、数字技术对生产全过程进行规划、管理、评价、优化，最终实现生产过程的高效率、低成本、高质量目标。”伊晓波举例说，“漳州市华威电源科技有限公司的产值不大，但利润却很高，行业整体形势不好，别人都在降价，但他们却在涨价，这与其数字工厂建设、智能制造在业内领先密不可分。”
“近年来，蓄电池装备发生了前所未有的改变。”中国电器工业协会铅酸蓄电池分会理事长、沈阳蓄电池研究所所长张瑞告诉中国工业报记者，“目前，国产的充电设备、装配线等蓄电池专用设备已经销售到了国际市场，这充分说明我国蓄电池装备制造业已经达到了很高的水准。”
比如一直致力于专用设备系统解决方案、产品涵盖蓄电池、变压器、电源、电容器行业的启源机电，在蓄电池设备领域拥有近40项专利，其研制的冷态铅锭自动造粒机在国内和世界均属首创，自主研制的蓄电池极板扩网生产线通过“陕西省首台(套)重大技术装备”认定等。
“中国是铅酸蓄电池生产大国，但总体上来说，生产方式与生产组织模式和世界先进国家相比还有差距，”张瑞告诉记者，为了让更多蓄电池生产企业实现自动化流程，推进数字化工厂建设，中国电器工业协会铅酸蓄电池分会于9月13~15日在西安召开了“聚众力赢未来”的蓄电池设备制造高峰论坛。
会上，来自西安启源机电、华威电源、美国沃尔兹，以及江苏金帆电源科技有限公司、江苏先特能源装备公司等的嘉宾分享交流了先进极板制造系统等自动化和智能化解决方案。
其中，金帆电源分享了其智能化成充放电机、微正压快速固化干燥室等先进工艺。“内化成、固化是铅酸蓄电池产业首先要进行升级的两道工序。若采用智能化快速充电机，一年能多出3个月的时间，这对行业缩短生产周期、提高生产效率是一个很好的办法。相信快速充电、压力固化未来两年会大量应用。”伊晓波点评道。
谈及蓄电池行业的智能制造，浙江巨江电源制造有限公司董事长张冰冰提出了“设计优先、装备优先、持续改进、分布实施”的四大原则。他所在的企业每年有5亿元外贸订单，但是产品型号零散，而且数量不一，少的几十只，多的五六百只，“因此要实现装备智能化，一定要在设计阶段就下功夫。而比较务实的做法，就是分步实施，先区域化再全厂化。”
“由于起步比较低，铅酸蓄电池企业智能化制造的第一步是信息化，即改造哑设备，”董捷提醒说，“只有首先把底层设备打通，让数据流动起来，企业才能大量收集数据，进而实现数据再分析，最终达到自我学习和调整优化，实现真正的智能化。”
