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膠體電池和AGM電池對(duì)比分析
文章出處：宏銳電氣人氣： 發(fā)布時(shí)間：2017-6-16 16:16:49
一、鉛酸蓄電池從問(wèn)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(guò)程中會(huì)有酸液流出，充電時(shí)會(huì)有酸霧析出來(lái)，對(duì)環(huán)境和設(shè)備造成損害，人們就試圖將電解液“固定”起來(lái)，將電池“密封”起來(lái)，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(lái)使用自由電解液時(shí)的電池容量要低20%左右，因而沒(méi)有被人們所接受。
我國(guó)在50年代也開(kāi)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(guó)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(chēng)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(shí)，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(guó)民經(jīng)濟(jì)中，尤其是原來(lái)使用固定型鉛蓄電池的場(chǎng)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(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)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。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(mǎn)在隔膜中及正負(fù)極之間，硫酸電解液由凝膠包圍著，不會(huì)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(shí)，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(dòng)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(lái)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(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。
[上一篇：國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的幾種無(wú)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(lái)使用自由電解液時(shí)的電池容量要低20%左右，因而沒(méi)有被人們所接受。
我國(guó)在50年代也開(kāi)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(guó)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(chēng)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(shí)，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(guó)民經(jīng)濟(jì)中，尤其是原來(lái)使用固定型鉛蓄電池的場(chǎng)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(jiǎn)稱(chēng)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(chēng)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。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(shí)，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(dòng)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(lái)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(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。
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