鉛酸動(dòng)力電池的應(yīng)用歷史長(zhǎng),技術(shù)成熟,是目前大量生產(chǎn)供應(yīng)的動(dòng)力電池,其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低,缺點(diǎn)是比能量低。一輛電動(dòng)汽車(chē)一次充電的行駛里程也就100千米左右。一項(xiàng)有關(guān)美國(guó)私人汽車(chē)日行程的調(diào)查表明,每臺(tái)汽車(chē)行程在160千米以下的均占90%,行程在240千米以上甚至更高的占10%。據(jù)此有人提出提高鉛酸動(dòng)力電池的比能量,使一次充電的汽車(chē)能夠達(dá)到160千米以上。同時(shí),研究鉛酸動(dòng)力電池快速充電技術(shù),就可以滿(mǎn)足大多數(shù)城市中心區(qū)短途行駛及交通用電動(dòng)汽車(chē)的要求。為此,1992年由國(guó)際鉛鋅阻值聯(lián)合世界鉛蓄電池制造廠(chǎng)商成立的“先進(jìn)鉛酸電池聯(lián)合體”定了蓄電池的研制目標(biāo):比能量要求50瓦時(shí)/千克(一次充電行駛160千米);比功率達(dá)到150瓦時(shí)/1千克;循環(huán)壽命≥500次;快充性:50%為5分,80%為15分。5項(xiàng)指標(biāo)中,價(jià)格及比功率都具備,因而改進(jìn)的助攻方向是比能量、循環(huán)壽命及快速充電3項(xiàng)指標(biāo)。
1998年先進(jìn)鉛蓄電池聯(lián)合體公布的報(bào)告表明,通過(guò)研究改進(jìn),閥控式鉛酸蓄電池的比能量有望提高改進(jìn)前的2倍,循環(huán)使用壽命有可能提高到原來(lái)的10倍,兒充電時(shí)間縮短一個(gè)數(shù)量級(jí)。我國(guó)電動(dòng)車(chē)用密封鉛酸動(dòng)力電池研究發(fā)展目標(biāo)分為2個(gè)階段:第一階段的標(biāo)稱(chēng)電壓要求達(dá)12伏,標(biāo)稱(chēng)容量150安時(shí),水損失≤5克/安時(shí),高倍頻放電能力≥2次,循環(huán)使用壽命≥750次(75%DOD),比能量30~40瓦時(shí)/千克,第一階段要求電池總體性能得到提高;第二階段要求改進(jìn)電池的循環(huán)使用壽命(在80%DOD情況下)達(dá)到600~800次,并要求比能量適當(dāng)提高至40~50瓦時(shí)/千克左右。
為了改進(jìn)鉛酸動(dòng)力電池的性能,人們廣泛采用免維護(hù)電池技術(shù)。免維護(hù)電池使用方便,并開(kāi)發(fā)出膠體電池,也是鉛酸電池范疇的二次電池,它依然采用密度為1.28克/立方厘米的硫酸水溶液,其中添加了Na2OSiS2電解液,使之呈膠體狀乳白色的凝膠,構(gòu)成膠體電解質(zhì)。膠體的狀況隨著溫度和電磁的作用而變化。當(dāng)電池放電時(shí),膠體的凝聚性會(huì)更明顯;當(dāng)溫度降低時(shí),膠體內(nèi)部溶液擴(kuò)散遷移及傳導(dǎo)性變差,內(nèi)電阻增加。當(dāng)溫度升高到30℃以上,外施單格電壓超過(guò)2.6伏,要產(chǎn)生充電氣泡,充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng),溫度過(guò)高,特別是單個(gè)電壓超過(guò)2.7伏,膠體長(zhǎng)城會(huì)發(fā)生水解,放出大量的H2和O2,并伴有硫酸和水外溢,膠體變成液態(tài)。如果及時(shí)停止充電,降低溫度,去掉外電壓,膠體還可重新恢復(fù)。膠體電池的性能、價(jià)格與鉛酸電池差不多,只是由于膠體電解質(zhì)具有不易滲透性,能保證電源使用的可靠性,即使電池殼體產(chǎn)生了裂紋也可繼續(xù)使用。由于電解質(zhì)中有H2和O2存在,在極板硫化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生硫酸鉛、硫鈉結(jié)晶,從而防止了極板生成粗大的硫酸鉛結(jié)晶體,使極板不易硫化,容易再次充電活化,不易喪失極板的多孔性,還能防止正極板上生出尖銳的硫酸鉛突起,避免各班被刺穿形成極板間的短路,從而使膠體鉛電池的壽命比以前提高了4倍以上,并且在溫度為-30℃~50℃條件下仍能很好的工作,而且性能相當(dāng)穩(wěn)定。
目前鉛酸動(dòng)力電池已經(jīng)廣泛使用在電動(dòng)自行車(chē)上,膠體免維護(hù)鉛酸動(dòng)力電池對(duì)我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)行業(yè)的迅速發(fā)展起到關(guān)鍵性的作用,其功不可沒(méi)。然后,鉛酸動(dòng)力電池在電動(dòng)汽車(chē)上試用仍然不夠理想,試車(chē)結(jié)果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。面包車(chē)采用20只12伏/150安時(shí)電池組,最高時(shí)速可達(dá)80公里,一次充電行駛120千米以上;小轎車(chē)采用10只12伏/150安時(shí)電池組,車(chē)速與一次充電行駛里程和面包車(chē)相同。作為車(chē)用的動(dòng)力電池,動(dòng)力鉛酸電池終將退出歷史舞臺(tái)。