正常使用汽车起动用免维护铅酸蓄电池寿命有多长·CBIN99仲博

发布日期:2015-11-30 12:44:24   文章来源:CBIN登陆网址
【字体大小:

蓄电池的特点: 

 铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定,缺点是比能量(单位重量所蓄电能)小,对环境腐蚀性强。铅蓄电池的工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好(尤其适于干式荷电贮存)、造价较低,因而应用广泛。

1 使用原料 

美国Manyille公司为该种隔板开发了专用的硼硅玻璃纤维代号为253。它的特点是软化点低、耐酸性好、杂质含量低。在80年代后期和90年代中期我国模拟253玻璃纤维先后开发了8902和9401隔板专用玻璃纤维。

值得强调的足玻璃纤维原料纯度的选择直接影响到电池的白放电,必须加以充分重视。
2 孔率和孔径

隔板的电阻、吸液高度和透气速率等性能都和其空隙结构相关的。隔板的最大吸液量是由它的空隙率决定的,而隔板的吸液速度和电介液在隔板中的分布决定于孔径的大小。隔板的孔隙率α是空隙的体积在隔板总体积中所占的分数。可按下式计算:

众所周知,孔径在纸中呈对数正态分布,即孔径直径的对数具有正态分布或高斯分布。它的分布概略地可以用中值孔径和标准偏差来 描述。中值孔径能够反映孔径的平均大小,标准偏差用来表示孔径分布的宽窄或集中度。与其他纸一样,隔板纸中的孔径与纤维直径有关,纤维越细孔径越小。由液 体的表面张力毛细现象可知,孔径愈小,电解液能达到的高度愈高。由于隔板纸是一种高空隙率的纸与较致密的纸相比,不仅具有较大的孔而且孔径分布范围也更 广,因此当电解液在隔板中达到一定高度后,一些较大的空就会是空的,隔板的高度愈高,电解液不能进入的空的孔径愈小。这样,电解液随隔板高度形成一定的梯 度分布,当隔板超过一定高度后,电解液饱和度就达不到要求,导致隔板的电阻急剧增加。

另一方面,电解液从隔板的一端扩散到另一端,具速度受其粘度、孔径等的制约。孔径愈大,电解液在隔板中升高的速度愈大。因孔径具有一定的分布,实际测定的是一个平均速度。

吸收型隔板的空隙率一般在95%左右,最大孔径通常为14~35μm,中值直径约为5~12μm,吸液量可达自身重量的10倍以上。

如上所述,要达到隔板纸的吸液性能,它的纤维应该是有粗细搭配而成,不应该由同种直径的纤维组成。一般是由以超细玻璃纤维(0.7~3.5μm)为主 (90%~95%)加入少量的短切玻璃丝(10~35μm)。以控制孔径、吸液量等。加入玻璃丝的好处还在于使处于紧装配的隔板加入电解液后在使用中不至 于收缩变形与极板脱离造成蓄电池损坏,以延长寿命。

3 改善吸液量的控制

吸收型玻璃纤维隔板全邮孔都充满电解液时它的电阻是很低的。但客观上需要有一部分空孔,作为氧气从正极板扩散到负极板的通道。如前所述,由于孔径具有一定 的分布,故在实际生产中用控制电解液的加入量来造成一些较大的孔是空的。隔板电阻随饱和度(隔板的孔体积被电解液充填的百分数)的增加而逐渐减少。当饱和 度超过80%以后,趋近一稳定值,因此应该控制电解液的加入量,使隔板的饱和度在85~95%范围内。这样做给蓄电池生产工艺带来了麻烦。改变这种状态的 方法是可以在玻璃原料中加入少量和电解液不浸润的有机纤维,如丙纶纤维、聚乙烯纤维等(如美国的PULPEXA-121)。在这些纤维的周围就会形成除非 施加外力,电解液就不能进入的孔。这样,隔板在电解液饱和时,仍有一部分是空的。

要达到此目的也可采取其他方法。如在隔板上靠负极板一面复合一层由憎水高分子纤维(如聚丙烯纤维)制成的无纺布,使氧气很容易与负极接近复合,也可以将隔 板中一部分粗直径(30μm左右)的纤维做成中空状(内径一般为(10μm),同时将这样的纤维进行憎水处理,可使隔板内有氧气通道等。但似乎以前者较为 切实可行。

表2是全玻璃纤维隔板电解液饱和度对消氧电流的影响(消氧电流足指恒压充电32小时和16小时充电电流差)。随着饱和度增加,消氧电流逐渐减少,饱和度达到100%时消氧电流全部消失。

这种隔板的参考配比是5%玻璃纤维短切丝、5%丙纶短纤维90%中粗和超细玻璃纤维。

顺便指出空孔的形成并不会增加枝品的通过。因为吸收型玻璃纤维隔板阻小铅枝品增长的能力上要不是决定于孔径,而是亚微米直径玻璃纤维的含量和直径的细度。因为隔板阻挡铅离子的迁移不是靠筛分效应,而是靠纤维和铅离子的作用。

4 成本的降低

由于用来造纸的玻璃纤维价较贵,而且纤维愈细价格愈高。故近年来国外出现了以耐酸亲水的合成纤维为主,加入少量(约30%左右)较贵的超细玻璃纤维制成的改进型隔板。为了提高这类隔板的性能,采取了以下几个措施:

1)在隔板的两面各贴上一层0.25mm厚,由粗玻璃纤维制成的玻璃纤维层。它可以防止隔板收缩变松,提高保持电解液的能力。

2)在制造过程中加入少量(10~40%)粒径0.3μm左右的SiO2粉末以提高隔板吸收电解液的能力。

3)为了适应在充放电时的温度升高(60℃左右)要求,采用了50%粗聚酯纤维、20%中粗玻璃、20%SiO2粉末,并混入10%的丙烯纤维作粘合剂抄造而成,它可以提高电池使用寿命。

目前日本采用由粗中细三种细度不同的玻璃纤维为主(82~94%),混入少量(6~18%)具有吸水性的合成纤维(即在丙烯啃纤维表面经高吸水处理使具保持有20~30%的聚丙烯酸)制成的隔板是较好的一种。其主要性能为:

厚度:1.03mm;定量:147g/cm2;紧度0.143g/cm3;吸液能力1.7g/cm3;吸液速度:101mm/5分钟;抗张强度:829g/15mm宽;最大孔径:24um。

此外,值得附加一提的是以造纸方法来生产此类隔板除玻璃纤维外,也可以以亲水耐酸的合成纤维(如经亲水处理的聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等)为主 (50~80%),混入少量(10~30%)较粗(6~10um)玻璃纤维和少量(10~40%)无晶形氧化硅,以及少量(10~20%)高溶性合成纤维 (如丙烯纤维)制成的隔板性能适中,价格较低,有兴趣者不妨一试。