鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:12540次 | 2018年06月10日
膠體電池和鉛酸電池哪個(gè)比較好
“驅(qū)動(dòng)力”的兩種電池都是儲(chǔ)能電池,太陽(yáng)能鉛酸電池與膠體電池它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。電池充電時(shí),正極會(huì)析出氧氣,負(fù)極會(huì)析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時(shí)就開(kāi)始了。析出的氧到達(dá)負(fù)極,跟負(fù)極起下述反應(yīng),達(dá)到陰極吸收的目的。負(fù)極析氫則要在充電到90%時(shí)開(kāi)始,再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過(guò)電位的提高,從而避免了大量析氫反應(yīng)。兩者區(qū)別最大是電解液固化。
對(duì)鉛酸電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧就是通過(guò)這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
對(duì)膠體電池而言,電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后,骨架要進(jìn)一步收縮,使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間,給正極析出的氧提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出,兩種電池的密封工作原理是相同的,其區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同。
再者,兩種電池在結(jié)構(gòu)和工藝上也有很大的差異,“驅(qū)動(dòng)力”鉛酸蓄電池使用純的硫酸水溶液作電解液,膠體密封鉛蓄電池的電解液是由硅溶膠和硫酸配成的,硫酸溶液的濃度比鉛酸電池要低。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
最后,電池的放電容量也是有所區(qū)別的。膠體電解液配方,控制膠粒大小,摻入親水性高分子添加劑,降低膠液濃度提高滲透性和對(duì)極板的親合力,采用真空灌裝工藝,用復(fù)合隔板或AGM隔板取代橡膠隔板,提高電池吸液性;取消電池的沉淀槽,適度增大極板面積活性物質(zhì)的含量,結(jié)果可使膠體密封電池的放電容量達(dá)到或接近開(kāi)口式鉛蓄電池的水平。
AGM式密封鉛蓄電池電解液量少,極板的厚度較厚,活性物質(zhì)利用率低于開(kāi)口式電池,因而電池的放電容量比開(kāi)口式電池要低10%左右。與當(dāng)今的膠體密封電池相比,其放電容量要小一些。也就是說(shuō)膠體電池的價(jià)格會(huì)相對(duì)高一些。
膠體鉛酸蓄電池是對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn),用膠體電解液代換了硫酸電解液,在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較普通電池有所改善。
膠體鉛酸蓄電池采用凝膠狀電解質(zhì),內(nèi)部無(wú)游離液體存在,在同等體積下電解質(zhì)容量大,熱容量大,熱消散能力強(qiáng),能避免一般蓄電池易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象;電解質(zhì)濃度低,對(duì)極板的腐蝕作用弱;濃度均勻,不存在電解液分層現(xiàn)象。
膠體鉛酸蓄電池的性能優(yōu)于閥控密封鉛酸蓄電池,膠體鉛酸蓄電池具有使用性能穩(wěn)定,可靠性高,使用壽命長(zhǎng),對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)能力(高、低溫)強(qiáng),承受長(zhǎng)時(shí)間放電能力、循環(huán)放電能力、深度放電及大電流放電能力強(qiáng),有過(guò)充電及過(guò)放電自我保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
用于電動(dòng)自行車(chē)的國(guó)產(chǎn)膠體鉛酸蓄電池是在AGM隔板中通過(guò)真空灌注,把硅膠和硫酸溶液灌到蓄電池正、負(fù)極板之間。膠體鉛酸蓄電池在使用初期無(wú)法進(jìn)行氧循環(huán),這是因?yàn)槟z體把正、負(fù)極板都包圍起來(lái)了,正極板上面產(chǎn)生的氧氣無(wú)法擴(kuò)散到負(fù)極板,無(wú)法實(shí)現(xiàn)與負(fù)極板上的活性物質(zhì)鉛還原,只能由排氣閥排出,與富液式蓄電池一致。
膠體鉛酸蓄電池使用一段時(shí)間后膠體開(kāi)始干裂和收縮,產(chǎn)生裂縫,氧氣通過(guò)裂縫直接到負(fù)極板進(jìn)行氧循環(huán)。排氣閥就不再經(jīng)常開(kāi)啟,膠體鉛酸蓄電池接近于密封工作,失水很少。所以針對(duì)電動(dòng)自行車(chē)蓄電池主要失效是失水機(jī)理,采用膠體鉛酸蓄電池可獲得非常好的效果。膠體電解質(zhì)是通過(guò)在電解液中加入凝膠劑將硫酸電解液凝固成膠狀物質(zhì),通常膠體電解液中還加有膠體穩(wěn)定劑和增容劑,有些膠體配方中還加有延緩膠體凝固和延緩劑,以便于膠體加注。
氣相二氧化硅
膠體蓄電池凝膠劑為氣相二氧化硅,氣相法二氧化硅是一種高純度白色無(wú)味的納米粉體材料,具有增稠、抗結(jié)塊、控制體系流變和觸變等作用,除傳統(tǒng)的應(yīng)用外,近幾年在膠體蓄電池中得到了廣泛的應(yīng)用。
氣相法二氧化硅是硅的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解生成的納米級(jí)白色粉末,俗稱氣相法白炭黑,它是一種無(wú)定形二氧化硅產(chǎn)品,原生粒徑在7~40nm之間,聚集體粒徑約為200—500納米,比表面積100~400m2/g,純度高,SiO2含量不小于99.8%。表面未處理的氣相二氧化硅聚集體是含有多種硅羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合硅羥基。表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個(gè)-OH的集合體,它們?cè)谝后w體系中極易形成均勻的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)。這種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(氫鍵)有外力(剪切力、電場(chǎng)力等)時(shí)會(huì)破壞,介質(zhì)變稀,粘度下降,外力一旦消失,三維結(jié)構(gòu)(氫鍵)會(huì)自行恢復(fù),粘度上升,即這種觸變性是可逆的。
氣相二氧化硅在膠體蓄電池中主要是利用其優(yōu)異的增稠觸變性能.膠體電解質(zhì)由氣相二氧化硅和一定濃度的硫酸溶液按一定的比例配置而成,這種電解液中的硫酸和水被“存貯”在硅凝膠網(wǎng)絡(luò)中,呈“軟固態(tài)狀凝膠”,靜止不動(dòng)時(shí)顯固態(tài)狀。當(dāng)電池被充電時(shí),由于電解質(zhì)中的硫酸濃度增加使之“增稠”并伴有裂隙產(chǎn)生,充電后期的“電解水”反應(yīng)使正極產(chǎn)生的氧氣通過(guò)這無(wú)數(shù)的裂隙被負(fù)極所吸收,并進(jìn)一步還原成水,從而實(shí)現(xiàn)蓄電池密封循環(huán)反應(yīng)。放電時(shí)電解質(zhì)中的硫酸濃度降低使之“變稀”,又成為灌注電池前的稀膠狀態(tài)。因此,膠體電池具有“免維護(hù)”的作用。國(guó)內(nèi)外基本采用氣相法二氧化硅是德固賽公司AEROSIL200。
膠體蓄電池優(yōu)異特性
1、可以明顯延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn),可以延長(zhǎng)蓄電池壽命2-3倍。
2、膠體鉛酸蓄電池的自放電性能得到明顯改善,在同樣的硫酸純度和水質(zhì)情況下,蓄電池的存放時(shí)間可以延長(zhǎng)2倍以上。
3、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重缺電的情況下,抗硫化性能很明顯。
4、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重放電情況下的恢復(fù)能力強(qiáng)。
5、膠體鉛酸蓄電池抗過(guò)充能力強(qiáng),通過(guò)對(duì)兩只鉛酸蓄電池(一只膠體鉛酸蓄電池,一只閥控密封鉛酸蓄電池)同樣反復(fù)進(jìn)行數(shù)次過(guò)充電試驗(yàn),膠體鉛酸蓄電池容量下降得較慢,而閥控密封鉛酸蓄電池因?yàn)楹乃^(guò)快,其容量下降顯著。
6、膠體鉛酸蓄電池后期放電性能得到明顯改善。
不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡(jiǎn)稱AGM密封鉛蓄電池)還是采用膠體電解液的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡(jiǎn)稱膠體密封鉛蓄電池),它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的。
電池充電時(shí),正極會(huì)析出氧氣,負(fù)極會(huì)析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時(shí)就開(kāi)始了。
析出的氧到達(dá)負(fù)極,跟負(fù)極起下述反應(yīng),達(dá)到陰極吸收的目的。
2Pb十O2=2PbO
2PbO十2H2SO4:2PbS04+2H20
負(fù)極析氫則要在充電到90%時(shí)開(kāi)始,再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過(guò)電位的提高,從而避免了大量析氫反應(yīng)。
對(duì)AGM密封鉛蓄電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧就是通過(guò)這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
膠體電解液的主要成份為一種粒徑近乎于納米級(jí)的功能化合物,流變性較好,容易實(shí)施對(duì)鉛蓄電池的配液灌裝。膠體電解液進(jìn)入蓄電池內(nèi)部或充電若干小時(shí)后,會(huì)逐漸發(fā)生膠凝,使液態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)態(tài)為膠狀物,膠體中添加有多種表面活性劑,有助于灌裝蓄電池前抗膠凝,而且有助于灌裝蓄電池后防止極板硫酸鹽化,減小對(duì)板柵的腐蝕,提高極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率。
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