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膠體電池和AGM電池對比分析
文章出處：宏銳電氣人氣： 發(fā)布時間：2017-6-16 16:16:49
一、鉛酸蓄電池從問世到如今，一直是軍用民用領(lǐng)域中使用最廣泛的化學(xué)電源。由于它使用硫酸電解液，運(yùn)輸過程中會有酸液流出，充電時會有酸霧析出來，對環(huán)境和設(shè)備造成損害，人們就試圖將電解液“固定”起來，將電池“密封”起來，于是使用膠體電解液的鉛酸蓄電池應(yīng)運(yùn)而生。
初期的膠體鉛蓄電池使用的膠體電解液是由水玻璃制成的，然后直接加到干態(tài)鉛蓄電池中。這樣雖然達(dá)到了“固定”電解液或減少酸霧析出的目的，但卻使電池的容量較原來使用自由電解液時的電池容量要低20%左右，因而沒有被人們所接受。
我國在50年代也開展了初期膠體電池的研制工作，到60年代末也就基本上停止了。然而70年代后期至80年代，國內(nèi)又有一些非電池行業(yè)界的人利用媒體大肆鼓吹自己發(fā)明了固體電解質(zhì)的鉛蓄電池，宣稱使電池容量和壽命提高1倍。這種經(jīng)不起事實(shí)檢驗(yàn)的肥皂泡式的“發(fā)明創(chuàng)造”，不僅未能使鉛蓄電池性能有所提高，而且還敗壞了膠體蓄電池的名聲。
幾乎在研制膠體電池的同時，采用玻璃纖維隔膜的陰極吸收式密封鉛蓄電池卻誕生了，它不但使鉛蓄電池消除了酸霧，而且還表現(xiàn)出內(nèi)阻小、大電流放電特性好的優(yōu)點(diǎn)。因而在國民經(jīng)濟(jì)中，尤其是原來使用固定型鉛蓄電池的場合，得到了迅速的推廣和應(yīng)用，于是人們就把膠體鉛蓄電池拋在腦后了。
二、電池的工作原理
不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡稱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，正極會析出氧氣，負(fù)極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時就開始了。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%時開始，再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過電位的提高，從而避免了大量析氫反應(yīng)。
對AGM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這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
對膠體密封鉛蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiQ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。
三、電池結(jié)構(gòu)和工藝上的主要差異
AGM電池使用純的硫酸水溶液作電解液，其密度為1.29—1.3lg/cm3。除了極板內(nèi)部吸有一部分電解液外，其大部分存在于玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧提供向負(fù)極的通道，必須使隔膜保持有10%的孔隙不被電解液占有，即貧液式設(shè)計(jì)。為了使極板充分接觸電解液，極群采用緊裝配的方式。
另外，為了保證電池有足夠的壽命，極板應(yīng)設(shè)計(jì)得較厚，正板柵合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。
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AGM式電池要低，通常為1.26～1.28g/cm3。電解液的量比AGM電池要多20%，跟富液式電池相當(dāng)。這種電解質(zhì)以膠體狀態(tài)存在，充滿在隔膜中及正負(fù)極之間，硫酸電解液由凝膠包圍著，不會流出電池。
由于這種電池采用的是富液式非緊裝配結(jié)構(gòu)，正極板柵材料可以采用低銻合金，也可以采用管狀電池正極板。同時，為了提高電池容量而又不減少電池壽命，極板可以做得薄一些。電池槽內(nèi)部空間也可以擴(kuò)大一些。
四、電池放電容量
初期的膠體蓄電池的放電容量只有富液式電池的80%左右，這是由于使用性能較差的膠體電解液直接灌入未加改動的富液式電池之中，電池的內(nèi)阻較大，電解質(zhì)中離子遷移困難引起的。
近來的研究工作表明，改進(jìn)膠體電解液配方，控制膠粒大小，摻人親水性高分子添加劑，降低膠液濃度提高滲透性和對極板的親合力，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)利用率低于開口式電池，因而電池的放電容量比開口式電池要低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。
[上一篇：國內(nèi)常見的幾種無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器] [下一篇：EPS應(yīng)急電源與UPS不間斷電源的異同]
初期的膠體鉛蓄電池使用的膠體電解液是由水玻璃制成的，然后直接加到干態(tài)鉛蓄電池中。這樣雖然達(dá)到了“固定”電解液或減少酸霧析出的目的，但卻使電池的容量較原來使用自由電解液時的電池容量要低20%左右，因而沒有被人們所接受。
我國在50年代也開展了初期膠體電池的研制工作，到60年代末也就基本上停止了。然而70年代后期至80年代，國內(nèi)又有一些非電池行業(yè)界的人利用媒體大肆鼓吹自己發(fā)明了固體電解質(zhì)的鉛蓄電池，宣稱使電池容量和壽命提高1倍。這種經(jīng)不起事實(shí)檢驗(yàn)的肥皂泡式的“發(fā)明創(chuàng)造”，不僅未能使鉛蓄電池性能有所提高，而且還敗壞了膠體蓄電池的名聲。
幾乎在研制膠體電池的同時，采用玻璃纖維隔膜的陰極吸收式密封鉛蓄電池卻誕生了，它不但使鉛蓄電池消除了酸霧，而且還表現(xiàn)出內(nèi)阻小、大電流放電特性好的優(yōu)點(diǎn)。因而在國民經(jīng)濟(jì)中，尤其是原來使用固定型鉛蓄電池的場合，得到了迅速的推廣和應(yīng)用，于是人們就把膠體鉛蓄電池拋在腦后了。
不論是采用玻璃纖維隔膜的閥控式密封鉛蓄電池(以下簡稱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，正極會析出氧氣，負(fù)極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時就開始了。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%時開始，再加上氧在負(fù)極上的還原作用及負(fù)極本身氫過電位的提高，從而避免了大量析氫反應(yīng)。
對AGM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這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。
對膠體密封鉛蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiQ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。
三、電池結(jié)構(gòu)和工藝上的主要差異
AGM電池使用純的硫酸水溶液作電解液，其密度為1.29—1.3lg/cm3。除了極板內(nèi)部吸有一部分電解液外，其大部分存在于玻璃纖維膜之中。為了給正極析出的氧提供向負(fù)極的通道，必須使隔膜保持有10%的孔隙不被電解液占有，即貧液式設(shè)計(jì)。為了使極板充分接觸電解液，極群采用緊裝配的方式。
另外，為了保證電池有足夠的壽命，極板應(yīng)設(shè)計(jì)得較厚，正板柵合金采用Pb’-q2w-Srr--A1四元合金。
由于這種電池采用的是富液式非緊裝配結(jié)構(gòu)，正極板柵材料可以采用低銻合金，也可以采用管狀電池正極板。同時，為了提高電池容量而又不減少電池壽命，極板可以做得薄一些。電池槽內(nèi)部空間也可以擴(kuò)大一些。
四、電池放電容量
初期的膠體蓄電池的放電容量只有富液式電池的80%左右，這是由于使用性能較差的膠體電解液直接灌入未加改動的富液式電池之中，電池的內(nèi)阻較大，電解質(zhì)中離子遷移困難引起的。
近來的研究工作表明，改進(jìn)膠體電解液配方，控制膠粒大小，摻人親水性高分子添加劑，降低膠液濃度提高滲透性和對極板的親合力，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)利用率低于開口式電池，因而電池的放電容量比開口式電池要低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。
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