探讨电动助力车及其动力铅酸蓄电池的昨天、今天和明天

从2005年开始，国内电动自行车市场开始出现了“井喷”行情，95%以上的电动自行车都采用了阀控密封铅酸蓄电池。在市场的持续拉动下，国内的电动自行车企业如雨后春笋遍布大江南北。与此相对应的，铅酸动力电池企业在数量和质量上也迅速发展壮大，出现了百花齐放、百舸争流的局面。

近10年来，电动自行车用阀控密封铅酸蓄电池的综合性能有了很大提高。以6-DZM-10电池为例。l997年，该型电池容量不足，2h率(5A)放电容量不到10Ah；2h率的比能量不到30Wh／kg；寿命短，100％放电深度的循环寿命只有50～60次(容量降到8 Ah以下)，使用寿命只有3～5个月。到2003年，2h率(5A)放电容量达到11～13 Ah；2h率比能量达到33～36 Wh／kg；100％放电深度的循环寿命达到250～300次，使用寿命可达到12个月以上。电动自行车用阀控铅酸蓄电池存在的问题基本得到解决。

随着国内城市化进程的不断加快，老百姓对电动自行车的行驶里程和使用性能的要求也越来越高，已经超越了代步工具的要求，不仅要求跑得远，而且还要求载重大、寿命长，这就对蓄电池深循环使用又提出了新的要求。针对这个现状，近年来一些具有研发实力的企业经过技术攻关，在铅酸动力电池的深循环寿命性能上，相继取得了突破性进展。

 

近两年，仍以6-DZM-10电池为例，电池的深循环寿命性能又有新的、突破性进展。主要表现为：2h率(5A)放电初始容量达到14 Ah；2h率比能量达到38Wh／kg；100％放电深度的循环寿命超过400次，放出总容量为4500 Ah。最高的深循环寿命超过600次，放出总容量为6150Ah。如果按深循环寿命250次或放出的总容量为2250 Ah的电池组可保证使用1年来估算，那么该类型电池的使用寿命达到2年已不再是梦了。

除此以外，目前一些具有前瞻性的蓄电池企业在生产制造过程中，还非常注重铅酸蓄电池与充电器、控制器、电机等重要组件的参数匹配性，不仅确保电池可充满电，不会因欠充电造成电池的容量不正常衰减，也能保证电池在使用寿命期间，不会因过充电而造成电池严重失水和产生热失控，使电动自行车的综合性能日臻完美。

 

毋庸讳言，目前，铅酸蓄电池生产过程的污染问题仍没有得到很好解决，特别是数量众多的部分中、小型企业生产过程的污染问题严重，生产厂家繁多、规模小，污染较严重、品质参差不齐，一些不具备环保条件的作坊式工厂一哄而上，约四分之一的企业未经环保审批擅自选址建设，污染防治设施不配套，生产没有在严格的环保措施和工业安全卫生条件下进行，对操作者和生态环境造成了危害。虽然我国自2005年实行了生产许可证制度，但由于在审批和执行中存在一些问题，与环保相关的法律还存在许多不完善和不尽如人意的地方。由于制度的缺陷，许多不达标厂家都转为合法化，造成了严重的环境问题，在生产制造过程中，铅污染防治问题引起了广泛的舆情关注。

为了整个铅酸电池行业的健康发展，在2011年5月18日，环保部下发了《关于加强铅蓄电池及再生铅行业污染防治工作的通知》，用最严厉的手段全面整治铅蓄电池行业、铅再生行业。据环保部称，截至2011年7月底，各地排查的1930家铅蓄电池生产、组装及回收企业中，有583家被取缔关闭、405家被停产整治、610家停产，整顿后保留的企业不足300家，关停比例达83%。同时，工信部出台《电池行业重金属污染综合预防方案》征求意见稿，2013年前将淘汰镉含量大于0.002%的铅酸电池，这意味着以铅锑镉合金为板栅的铅蓄电池将退出铅酸蓄电池发展的历史舞台。动力铅酸电池的发展转向了以铅钙多元合金为板栅的绿色轨道上。

到目前为止，虽然电动自行车VRLA电池的生产和制造技术已经成熟，与10年前相比，现在蓄电池的寿命和容量已提高了35%，能够满足复杂路况和使用环境的苛刻要求。可以肯定的说，中国的铅酸动力电池的制造技术已经达到或领先世界先进水平。但是，我们仍然没有停止在该领域的研发和探索。比如我们超威电源有限公司，近年来，在铅酸动力电池的内化成工艺、全胶体电池、新型电池结构、智能化电池管理的研发生产上，取得了一些成效，并实现了产业化，对整个行业的技术升级和电动自行车的高速发展起到了积极的推动作用。

 

a)        内化成工艺：内化成工艺的采用，简化了极板水洗、浸抗氧化剂、干燥和电池补充电以及对极板槽式化成的装片、焊接、取片等工序。节省了大量工时和能源，不用购置化成槽设备和防酸雾设备。并且，极板不易为杂质所污染，降低了电池自放电，电池质量也可得到更好的控制。从节能、减排的角度来看，内化成与外化成对比，每只电池减少耗电10%以上，节约用水90%，大幅度减少了含酸含铅污水的排放量和处理量，大大降低了企业环保制理的费用。

 

b)        板栅合金：采用高锡铅钙多元合金，添加了改善板栅和活性物质界面性能，防止早期容量损失的第IVA和VA主族元素的添加剂；提高极板正向湿态压力，从40kpa增至75kpa，可使循环寿命由300次提高到700次。

 

c)         胶体电解液：胶体电解液是对普通铅酸蓄电池的改性, 凝胶剂加到电解液中使电解液成不流动状态。在安全性上，电解液是凝胶态， 在挤压或振动时也不会析出电解液， 可以完全不漏酸。大多数胶体电池都使用单向阀，这有助于内部产生的气体在电池内部再复合生成水， 同时减少析气量。在电解液用量上，玻璃纤维隔板的质量和体积是有限的， 每Ah通常只有8～10 mL电解液。胶体电解质加入量不受隔板限制，可以比贫液式电解液加量高15%～20% ，接近富液式电池的电解液量，保证电池的容量；在寿命上，阀控式密封铅酸蓄电池的寿命和水的损耗有直接关系，损失10%的水分，电池容量降低20%；如果损失25%的水分，电池寿命将终结。胶体铅酸蓄电池电解液量多，水损耗少，寿命长；同时，胶体电解质消除了电解液分层对极板的不均匀腐蚀，抑制极板硫酸盐化现象的产生。

 

终上所述，以铅钙合金、内化成工艺、胶体电解液为改进的电动自行车用铅酸蓄电池，自放电小，普通铅酸蓄电池的自放电为0.14 %/d，6～12 个月需补充电, 而采用内化成工艺的胶体铅酸蓄电池的自放电，可小到0.05 %～0.06 %/d，在20 ℃下可存放2a不用充电，具有极好的存放性能。蓄电池热容量大，充放电温升小，不存在热失控的问题，减缓了极板的腐蚀与变形，以上种种因素都大大延长了动力铅酸蓄电池的使用寿命；

在板栅制造设备、铅膏制造设备、组装设备、自动化流水线等，经过世界有识之士的不断努力，在今天，已取得了可喜的进展。

这些先进的工艺装备的应用，不仅一改电动自行车电池劳动密集型的生产方式，而且还会使国内蓄电池生产技术水平与国外发达国家的水平更加接近乃至领先，使中国不仅成为电动自行车及电池使用量和生产量最大的国家，也会使我们成为电动自行车铅蓄电池的技术和生产制造水平最先进的国家。