倍率放電VRLA電池的設計技術

由前文分析得出：減緩和降低正極極化電位的增大是確保高倍率放電性能提高的重要措施。VRLA電池配方中正極添加劑的選擇應著眼于能夠形成良好的正極活性物質微孔結構和導電網絡，或者具有減緩和消除活性物質與PbCa板柵界面鈍化層影響的作用。由于正極所處的電位較高，一般的添加劑均會被氧化分解，難以在整個壽命期間發揮作用，這是選擇正極添加劑時的一個“瓶頸”問題。表2列出了將報廢的正極活性物質以一定比例加入正極鉛膏后，與添加石墨的正極鉛膏的性能對比情況。結果表明：前者有利于提高VRLA電池低溫高倍率放電性能。從生產來看，報廢正極板總是存在的，取其活性物質進行二次利用，對節約材耗、降低成本具有實際意義[4]。

3.2負極鉛膏配方對高倍率VRLA電池放電

性能的影響

與正極不同的是，負極活性物質的微孔結構對高倍率放電的影響并不明顯。在低溫下使用的VRLA電池，若負極孔率增多，會阻礙電解液的擴散，最終導致電池放電性能的降低。因此，負極性能的優劣更多地依賴于膨脹劑的種類。木素對大電流放電有良好的促進作用，但國產木素酸溶解性大，降低了壽命期間對負極的膨脹效果，使用這種木素的廠家已不多見。進口木素的性能好但價格昂貴，不論使用何種木素，負極的充電接受能力都會受到一定的影響，這對VRLA電池的負極來說顯得更為嚴重。通過與其它負極添加劑的合理搭配，腐植酸在提高大電流放電方面也有良好的作用，由于它價格便宜，性能穩定，添加后鉛膏的填涂性又非常適合于機械化涂板，因而在國內普遍使用。近年來，一些腐植酸生產廠家又陸續開發出雜質含量更低，適用于VRLA電池的高純腐植酸。為了進一步提高負極的性能，目前，將木素與腐植酸合成或將兩者按一定比例混和起來使用的工藝配方也備受關注。為此，我們對兩者混和使用的配比進行了優化研究，有關數據如表3所示。改進后的配方對提高電池充放電性能及降低電池成本都有利，具有實際推廣價值。

表3有機膨脹劑配比的改進對VRLA電池性能的影響

類別

項目3.3電解液配方對高倍率VRLA電池放電

性能的影響

長期以來，國內外就硫酸電解液中加入某些添加劑后對VRLA電池性能的影響進行了大量的研究。由于電解液添加劑的使用，具有不改變電池工業生產過程、附加成本低、效果好、便于推廣等優點，因此，選擇合適的電解液添加劑已成為改善鉛酸蓄電池性能的主要途徑之一[5]。我們認為，VRLA電池電解液添加劑的作用可以歸結為以下幾點：

（1）增強電解液的電導，提高電池過放電后的容量恢復性能和再充電接受能力；

（2）抑制枝晶短路的發生；

（3）提高電池的容量和抑制早期容量損失；

（4）防止活性物質的軟化、脫落和減緩板柵的腐蝕。我們在試驗中發現，某些添加劑只具有上述的一種作用，而另一些添加劑則同時具有幾種作用。表4對比了4種電解液配方對高倍率放電性能的影響。可見，僅僅是改變了電解液組成，電池的放電性能就出現了較大差異。

4結語

（1）鉛膏及電解液配方的設計與改進是著眼于優選各類添加劑及其配比來實現的，它是VRLA電池滿足高性能要求的一條重要的技術路線。與通常優化電池結構的改進措施相比，優良的配方更有利于電池性能的提高和品質的穩定。

（2）某些添加劑的應用不僅提高了VRLA電池的放電性能，而且還利于電池成本的降低，從而保證了性能價格比的進一步提高。

適用于改進VRLA電池性能的添加劑有很多種，但真正推廣應用的卻不多，這方面，我國與發達國家相比還有很大的差距。這表明，雖然國內多數蓄電池制造企業均視電池配方為核心技術，但配方實用化研發的進程卻非常緩慢。由于電池配方工藝改進具有較廣闊的研發空間，我們相信，今后隨著研發力度的不斷加強，勢必對我國VRLA電池的整體性能和產品檔次的提高產生深遠的影響。